Je leest:

Genoom van plantenschimmels onder de loep

Genoom van plantenschimmels onder de loep

Auteur: | 14 december 2010

Plantenschimmels vormen een hardnekkige bedreiging voor landbouwgewassen zoals tomaat, aardappel en maïs. Uit het genoom van de ziekteverwekkers blijkt nu ook waarom: iedere schimmelsoort is dankzij de snelle evolutie van speciale genen perfect aangepast aan zijn slachtoffer.

Schimmeldraden (groen) in plantencellen (blauw).
Science/AAAS

Landbouwgewassen, maar ook sierplanten, kunnen er erg veel last van hebben: schimmelinfecties. Met langgerekte draden (of hyfen) doorboort een parasiterende schimmel de celwand van een plant om de voedingsstoffen die hij nodig heeft af te tappen. Zo’n schimmeldraad produceert bovendien speciale effector-eiwitten, die het afweersysteem van het slachtoffer lam leggen. Een aantal onderzoeksteams dook in het genoom van verschillende schimmelsoorten om erachter te komen welke genen een belangrijke rol spelen bij de infectie.

Volledig afhankelijk

Sommige schimmels tappen niet alleen voedingsstoffen af, maar zijn volledig afhankelijk van de plant die zij parasiteren. Zulke schimmels missen allerlei genen die belangrijk zijn voor de stofwisseling. Dat blijkt uit onderzoek van de Engelse biologen Pietro Spanu en Laura Baxter. Nu bekend is welke processen defect zijn, wordt het wellicht mogelijk zulke moeilijk groeiende schimmels ook in het laboratorium te kweken. Dat zou het onderzoek naar deze ziekteverwekkers een flinke stap vooruit helpen.

Snelle evolutie

Bioloog Sylvain Raffaele richtte zich op vier Phythophthora soorten. Phytophthora infestans is het bekendste lid van deze groep pseudo-schimmels en veroorzaakt de aardappelziekte. De drie andere Phytophthora zijn elk gespecialiseerd in een andere plantensoort. Toch delen de pseudo-schimmels ruim 99 procent van hun DNA met elkaar, zo ontdekte Raffaele. Het verschil zit hem in de genen die coderen voor effector-eiwitten. Dankzij een snelle evolutie van die genen bestaat er binnen de Phytophthora schimmels een grote variëteit aan gastheer planten.

Microbioloog Jan Schirawski bekeek de zaak van de andere kant. Hij koos de schimmels Sporisorium reilianum en Ustilago maydis, die beide parasiteren op maïs. Je zou verwachten dat schimmels met dezelfde gastheer ook dezelfde effector-eiwitten gebruiken, maar zo simpel ligt het niet. Schirawski vond tussen de twee soorten veel meer variatie in de genen die coderen voor effector-eiwitten dan in de rest van het genoom. Blijkbaar kunnen schimmels zich op verschillende manieren aan een plant aanpassen.

Links: gezonde maïs. Midden: maïs geïnfecteerd met Ustilago maydis. Rechts: maïs geïnfecteerd met Sporisorium reilianum.
Science/AAAS

Schimmels bestrijden

Dankzij het onderzoek van Raffaele en Schirawski weten we dat genen die coderen voor effector-eiwitten bepalen welke plantensoorten een schimmel kan infecteren. De volgende uitdaging is om uit te zoeken hoe die effector-eiwitten de cellen van een gastheer precies besturen. Waaraan bindt zo’n eiwit in de plantencel en hoe draagt dat bij aan de ontwikkeling van ziekten? Pas als dat duidelijk is, kunnen wetenschappers op zoek naar een nieuwe strategie om plantenschimmels te bestrijden.

Bronnen:

  • Sylvain Raffaele e.a. Genome evolution following host jumps in the Irish potato famine pathogen lineage Science vol. 330 (1540-1543), 10 december 2010
  • Jan Schirawski e.a. Pathogenicity determinants in smut fungi revealed by genome comparison Science vol. 330 (1546-1548), 10 december 2010
  • Pietro Spanu e.a. Genome expansion and gene loss in powdery mildew fungi reveal tradeoffs in extreme parasitism Science vol. 330 (1543-1546), 10 december 2010
  • Laura Baxter e.a. Signatures of adaptation to obligate biotrophy in the Hyaloperonospora arabidopsidis genome Science vol. 330 (1549-1551), 10 december 2010
  • Peter Dodds Genome evolution in plant pathogens Science vol. 330 (1486-1487), 10 december 2010

Zie ook:

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 14 december 2010

NEMO Kennislink Agenda

NEMO Kennislink vertoont op deze plaats normaal gesproken wetenschappelijke activiteiten uit heel Nederland. Door de maatregelen tegen het nieuwe coronavirus zal daarvan een groot gedeelte worden afgelast. Omdat we geen achterhaalde informatie willen verspreiden, laten we voorlopig geen activiteiten zien.
NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.