Je leest:

Geur van aaltjes maakt plant sterker

Geur van aaltjes maakt plant sterker

Duurzame landbouw door gebruik van feromonen

Auteur: | 6 augustus 2019

Plantenetende aaltjes in de bodem scheiden feromonen af om met elkaar en hun omgeving te communiceren. Amerikaanse onderzoekers denken dat deze feromonen kunnen worden ingezet om het afweersysteem van planten te versterken, en daarmee de landbouw te verduurzamen.

Mais, rijst, tarwe en sojaplanten activeren allemaal hun immuunsysteem wanneer ze besproeid worden met de feromonen van plantenetende aaltjes. Dat maakt planten weerbaarder tegen een aanval van deze dieren, maar ook tegen andere bedreigingen, zoals virussen, bacteriën en schimmels. Mogelijk kunnen de geurstoffen van aaltjes dus dienen als alternatief voor pesticiden. Dat concluderen onderzoekers van het Amerikaanse Boyce Thompson Institute in het wetenschappelijke Journal of Phytopathology.

Kruipend aaltje, C. elegans.

Schade aan gewassen

Aaltjes – ook wel nematoden genoemd – zijn een van de meest voorkomende dieren op aarde. Ze zijn microscopisch klein, vaak niet meer dan 1 millimeter groot. De meeste van de vele duizenden soorten die beschreven zijn, leven onder de grond. Sommige soorten leven van bacteriën, andere parasiteren op insecten en weer andere kunnen alleen voortbestaan door het opzuigen van plantensappen. Ze hebben daarvoor een ‘stekel’ die ze gebruiken als rietje, maar waarmee ze ook de plantencelwand kunnen doorboren om zo naar binnen te dringen.

Jaarlijks zorgen aaltjes wereldwijd voor 150 miljard dollar aan schade in gewassen. “Ze zijn een gigantisch probleem in de landbouw”, vertelt Aska Goverse, die aan de universiteit in Wageningen onderzoek doet naar de interactie tussen planten en aaltjes, maar niet betrokken is bij de Amerikaanse studie. “Je ziet het probleem vaak pas te laat, omdat aaltjes in de bodem leven.”

In de bodem communiceren aaltjes met elkaar via feromonen. Dat zijn een soort geurstoffen die bestaan uit moleculen van vetzuren en suikers. “Aaltjes hebben geen ogen, dus via chemische communicatie laten ze elkaar weten wat er in de omgeving gebeurt”, vertelt Goverse. “Aaltjes hebben speciale organen op hun kop, een soort antennes met receptoren, die feromonen kunnen waarnemen.”

Feromonen in het badwater

Planten kunnen die feromonen ook herkennen. In 2015 kwamen de onderzoekers van het Boyce Thomson Institute er voor het eerst achter dat het afweersysteem van planten aan gaat staan wanneer ze feromonen van aaltjes opmerken. “Plantenwortels worden voortdurend blootgesteld aan aaltjes in de grond”, vertelt biochemicus Frank Schroeder, een van de Amerikaanse onderzoekers, in een persbericht. “Het is dus logisch dat planten geëvolueerd zijn om dit ongedierte aan te voelen, daardoor kunnen ze hun immuunsysteem activeren in afwachting van een aanval.”

De Amerikaanse onderzoekers hebben hun ontdekking uit 2015 nu toegepast op vier veel verbouwde gewassen: mais, rijst, tarwe en soja. Ze haalden de feromonen, met de naam ascaroside, van jonge aaltjes af door de aaltjes in een bad met steriel water te leggen. Vervolgens zeefden ze de aaltjes eruit en sprayden ze de jonge planten in met de ascaroside, nadat die uit het badwater was gezuiverd. Een aantal uren daarna besmetten ze de planten met verschillende bacteriën, virussen en schimmels. De sojaplanten kregen een mozaïekvirus, waardoor de bladeren een mozaïekpatroon krijgen. Rijst werd besmet met de bacterie Xanthomonas oryzae, de veroorzaker van een veel voorkomende rijstziekte in Azië. Tarwe kreeg de bladvlekkenziekte, veroorzaakt door de schimmel Zymoseptoria tritici. En mais kreeg een behandeling met Setosphaeria turcica, ook een schimmel die bladeren laat doodgaan.

Een aaltje dat soja-bonen aantast (met ei).

Afweersysteem inschakelen

Het werkte. Een paar dagen na de besmetting met plantenziektes bleken bijna alle planten die eerst met feromonen ingesprayd waren er beter aan toe te zijn dan de planten zonder feromonen. De planten moeten dus een een sterker immuunsysteem gekregen hebben door de feromonen. Het gold alleen niet voor mais die besmet was met Setosphaeria turcica. Goverse: “Er moet dus iets anders zijn aan de werking van ascarosiden op deze plant of het effect ervan op deze schimmel. Daar ben ik wel benieuwd naar, maar daar gaat de publicatie verder niet over.”

Wat gebeurt er precies in de planten na een besproeiing met feromonen? “Planten hebben een basaal afweersysteem”, vertelt Goverse. “Dat afweersysteem zit in de cellen van wortels en bladeren. Die stelt planten in staat waar te nemen of er andere organismen in de buurt zijn. Wanneer een plant een feromoon herkent van een organisme dat een bedreiging vormt, wordt er in de plant een signaal rondgestuurd. Dan verdikt een plant bijvoorbeeld zijn celwanden, zodat organismen moeilijker het blad kunnen binnendringen. Ook gaat de plant bepaalde enzymen en gifstoffen produceren om beter bestand te zijn tegen infecties.”

Gevolgen ecosysteem

De onderzoekers denken dat deze feromonen van aaltjes een geschikt alternatief zijn voor pesticiden. Met een groeiende wereldbevolking en daarmee een stijgende vraag naar voedsel is het nodig de opbrengst van gewassen zo hoog mogelijk te krijgen, schrijven zij in hun publicatie. Feromonen van aaltjes zouden kunnen zorgen dat planten beter bestand worden tegen ziektes en ongedierte, zonder dat het ongedierte zelf gedood wordt met chemicaliën. De onderzoekers geloven er zelf sterk in, en zijn dit jaar het bedrijf Ascribe Bioscience gestart voor de productie van de feromonen.

Goverse beaamt dat feromonen van aaltjes stoffen zijn met potentie in de landbouw. Toch is zij nog kritisch. Goverse: “Het vergt energie van een plant om zijn afweersysteem te gebruiken. Wanneer je het afweersysteem constant aanzet met feromonen, kan dat ten koste gaan van groei en opbrengst van planten”, zegt zij. “Daarnaast zal nog onderzocht moeten worden welk effect het besproeien met feromonen zal hebben op het ecosysteem.”

Bronnen

  • Klessig, D.F. en anderen. Nematode ascaroside enhances resistance in a broad spectrum of plant-pathogen systems Journal of Phytopathology (2019). DOI 10.1111/jph.12795
  • Manosalva, P. en anderen. Conserved nematode signalling molecules elicit plant defenses and pathogen resistance Nature (2015). DOI 10.1038/ncomms8795
Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink, en hoort bij de thema's Voedsel produceren en Duurzaamheid vergroten op Biotechnologie.nl.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 06 augustus 2019

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.