Nieuws

Groot mysterie in afweersysteem van planten ontrafeld

Gepubliceerd op
12 juni 2013

Onderzoekers van Wageningen UR (University & Research centre) hebben samen met partners ontdekt dat RLP-receptoren, die aan de buitenkant van plantencellen zitten en een belangrijke rol spelen in het afweersysteem van planten, met bepaalde andere eiwitten aan de buitenkant van plantencellen samenwerken om de plant te kunnen waarschuwen voor bijvoorbeeld een aanval van een schimmel. Daarmee is nu eindelijk een antwoord gevonden op een vraag waar verschillende plantenwetenschappers over de hele wereld al jaren een antwoord op proberen te vinden. De vondst geeft nieuwe aanknopingspunten om gewassen te veredelen die zich beter kunnen afweren tegen ziekten en plagen.

Ziekteverwekker gesignaleerd...

Planten worden voortdurend aangevallen door ziekteverwekkers, als schimmels en bacteriën. Bijna altijd lukt het de plant om deze ziekteverwekkers af te weren. Hiervoor gebruiken ze speciale receptoren aan de buitenkant van de plantencel, die de ziekteverwekkers signaleren. De receptor heeft meestal ook een deel dat door het celmembraan ín de cel steekt. Daarmee waarschuwt de receptor de cel. Daarna gaat de plantencel over tot actie. Meestal leidt dit tot "geprogrammeerde celdood", waardoor het voor bijvoorbeeld een schimmel niet meer mogelijk is om de cel binnen te dringen en voedingsstoffen op te nemen.

...direct de plant inseinen

Over het afweersysteem van planten is al veel bekend, maar er zijn ook nog veel mysteries. Zo weet men al heel lang dat er zogenaamde RLK-receptoren bestaan. Deze receptoren zitten in de celwand van de plantencel en hebben zowel een uiteinde aan de binnenkant als aan de buitenkant van de cel. Zodra ze aan de buitenkant een signaal opvangen van bijvoorbeeld een schimmel geeft het deel dat aan de binnenkant van de cel zit, de kinase, een signaal af naar de cel.

Of...

Naast deze RLK-receptoren zijn er ook RLP-receptoren. Deze zitten ook in de celwand van de cel, maar hebben geen kinasedeel aan de binnenkant van de cel dat het signaal door kan geven. Voor wetenschappers is het al meer dan twintig jaar een mysterie hoe deze receptoren de cel toch kunnen waarschuwen zodat deze zich kan verdedigen tegen ziekteverwekkers.

Ziekmaker signaleren...

De eerste RLP-receptor is in tomaat gevonden. Ondertussen weten we dat alle planten deze RLP’s hebben. Zo heeft alleen tomaat al zo’n 180 verschillende RLP’s. Twintig jaar geleden kwamen onderzoekers met de hypothese dat RLP-receptoren misschien wel samenwerken met RLK-receptoren om signalen door te geven. Onderzoekers van Wageningen UR hebben nu, na het opzuiveren van RLP-receptorcomplexen van tomaat, ontdekt dat een aantal RLP-receptoren inderdaad samenwerken met een RLK-receptor, genaamd SOBIR1, om de cel te waarschuwen voor een aanval door schimmels.

...en de buurman vragen te waarschuwen

Na het uitschakelen van deze RLK-receptor in de plant bleken de RLP-receptoren ook niet meer te werken. Hiermee hebben de onderzoekers bewezen dat de RLP-receptoren de cel niet kunnen waarschuwen zonder samen te werken met SOBIR1. De resultaten van dit onderzoek zijn gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS).

Zo doen waarschijnlijk alle planten dat

Omdat alle plantensoorten gebruik maken van RLP-receptoren om zich te beschermen tegen ziekteverwekkers en ook allemaal een aan SOBIR1 gerelateerd gen bezitten, is deze RLK-receptor zeer waarschijnlijk een essentiële schakel in het immuunsysteem van planten. Deze ontdekking biedt daarom veel kansen voor onderzoek naar het afweersysteem van planten. Wanneer er meer bekend is over de belangrijke schakels in het immuunsysteem van planten is het makkelijker om planten zo te veredelen dat ze beter tegen ziektes kunnen, zodat er uiteindelijk minder bestrijdingsmiddelen nodig zijn. De onderzoekers van Wageningen UR gaan nu verder onderzoeken wat er in de cel gebeurt zodra de kinase van SOBIR1 waarschuwingssignalen afgeeft aan de cel.
Onderzoekers van het Laboratorium voor Fytopathologie hebben dit onderzoek samen met collega’s van Plant Research International (PRI), het Centre for BioSystems Genomics (CBSG) en het Sainsbury Laboratory in Groot Brittannië uitgevoerd. Het onderzoek is gefinancierd door het CBSG, de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) en de Gatsby Charitable Foundation.

Foto: Epidermiscel van het tomatenblad die afweerstoffen heeft aangemaakt tegen een aanvallende schimmel. Fotograaf: Vivianne Vleeshouwers

Downloads

Meer downloads