Amerikaans onderzoek wijst uit dat planten in staat zijn om snel gevaren aan bladeren door te seinen

Uit een nieuw onderzoek van de University of Missouri is naar voren gekomen dat planten beschikken over een ingebouwde 'wondsensor' en een snel communicatiesysteem dat hen in staat stelt zich te kunnen verdedigen wanneer ze worden aangevallen door insecten.

Insecten veroorzaken wereldwijd jaarlijks naar schatting voor 470 miljard dollar schade aan gewassen. Eerder onderzoek heeft aangetoond dat planten zich kunnen verdedigen door giftige stoffen te produceren die insecten onschadelijk maken of doden. Om meer over dit proces te weten te komen, hebben onderzoekers de zandraket bestudeerd. Dat is een kleine bloeiende plant met een volledig gesequenced genoom die veel wordt gebruikt voor plantenonderzoek.

"Wanneer insecten de plant aanvielen, hebben we een piek van calcium in verre organen in de gehele plant waargenomen die defensieve reacties induceerde", zei Abraham Koo, universitair hoofddocent biochemie aan het College of Agriculture, Food and Natural Resources aan de University of Missouri. "Het aminozuur glutamaat bleek, na het voelen van een wond, snelle signalen op lange afstanden in de vorm van een golf van calcium teweeg te brengen. Glutamaat en zijn receptorachtige kanalen fungeren als een soort wondsensor die het hele proces in gang zet."

Abraham Koo ontdekte dat glutamaat helpt planten niet alleen om zich te verdedigen tegen een enkele aanval op een specifiek blad, maar het waarschuwt ook andere bladeren voor het potentiële gevaar en veroorzaakt preventieve reacties.

Koo werkte samen met onderzoekers van University of Missouri, de University of Wisconsin, Michigan State University en Saitama University in Japan. Voortbouwend op eerder onderzoek waaruit bleek dat het plantenhormoon jasmonaat defensieve reacties reguleert, probeerden onderzoekers te begrijpen hoe het proces wordt gestart in afgelegen delen van de plant die niet direct worden aangevallen. Met dat doel werden zandraketten waargenomen waar rupsen aan begonnen te eten. Onderzoekers ontdekten dat glutamaat "receptor-achtige eiwitten" fungeren als sensoren die een wond naar de rest van de plant doorseinen en een golf van calcium door de plant sturen.

Om een ​​correlatie te vinden tussen de calciumgolf en de afweerreacties in de gehele plant gebruikten onderzoekers een fluorescentie microscoop, die zeer zwakke fluorescerend licht kan detecteren dat cellen uitzenden wanneer er calcium in aanwezig is en zeer gevoelige massaspectrometrie, die nauwkeurig kleine hoeveelheden van het verdedigingshormoon jasmonaat kan meten.

"Glutamaat helpt planten niet alleen tegen een enkele aanval op een specifiek blad, maar waarschuwt ook andere bladeren voor het potentiële gevaar en veroorzaakt preventieve reacties", zei Koo. "Dit proces duurt slechts enkele minuten. Hoewel dat in menselijke termen een lange tijd lijkt, is dat een razendsnelle reactie voor planten."

Naast glutamaat- en glutamaatreceptoren die functies hebben in de neurotransmissie van zoogdieren, heeft jasmonaat ook evenknieën in het menselijk lichaam die betrokken zijn bij wondgenezing en immuunrespons. Deze studie zal onderzoekers helpen begrijpen hoe de fundamentele processen van het detecteren van celschade en systeembrede communicatie zich onafhankelijk hebben ontwikkeld in planten en dieren met een dergelijke drastisch contrasterende levensstijl, zei Koo.

Het onderzoek "Glutamate triggers long-distance, calcium-based plant defense signaling" is gepubliceerd in Science. Andere onderzoekers die betrokken waren bij het onderzoek waren Tong Zhang van University of Missouri; Masatsugu Toyota en Wang Jiaqi van de universiteit van Saitama; Dirk Spencer, Satoe Sawai-Toyota en Simon Gilroy van de University of Wisconsin; en Gregg Howe van Michigan State University. Het onderzoek werd ondersteund door subsidies van de National Science Foundation (MCB-1329273, IOS-1557439, IOS-1456864), het Amerikaanse ministerie van Energie (DE-FG02-91ER20021) en de nationale luchtvaart- en ruimtevaartorganisatie (NNX14AT25G). De inhoud valt uitsluitend onder de verantwoordelijkheid van de auteurs en vertegenwoordigt niet noodzakelijkerwijs de officiële standpunten van de financieringsinstanties.

Bron: University of Missouri


Publicatiedatum :


print   

Ook onze nieuwsbrief ontvangen? | Klik hier


Ander nieuws uit deze sector:


© BPnieuws.nl 2018