In tegenstelling tot eerdere veronderstellingen, onderdrukken de afweerhormonen salicylzuur en jasmonzuur elkaar niet altijd bij het reguleren van de chemische afweer van planten tegen plagen en ziekteverwekkers. In bomen kan het samenspel van beide hormonen de plantweerstand juist verhogen. Dat concluderen onderzoekers van het Max Planck Instituut voor Chemische Ecologie in een nieuwe studie over populieren. De wetenschappers toonden aan dat hogere niveaus van jasmonzuur ook detecteerbaar waren in populieren die waren gemodificeerd om verhoogde niveaus van salicylzuur te produceren of die waren behandeld met salicylzuur. Planten met hogere concentraties van beide hormonen waren ook beter bestand tegen de roestschimmel Melamspora larici-populina, zonder negatief effect op de groei. Kennis van de positieve interactie van deze hormonen die betrokken zijn bij plantresistentie zou kunnen helpen om populieren en andere bomen beter te beschermen tegen ziekteverwekkers.
De functie van plantenhormonen of fytohormonen is het coördineren van de groei en ontwikkeling van planten. Bovendien controleren ze ook de immuunreacties van planten op microbiële pathogenen zoals pathogene schimmels. Tot nu toe is er een brede consensus in de wetenschap dat de signaalroutes van de afweerhormonen salicylzuur en jasmonzuur in tegengestelde richting werken. Dus als planten meer salicylzuur produceren, zou dit de productie van jasmonzuur remmen en vice versa. Wetenschappers hebben dit negatieve samenspel herhaaldelijk aangetoond in studies van de modelplant Arabidopsis thaliana (waterkers) en vele andere eenjarige kruiden. “In tegenstelling tot de veronderstelling dat de signaalroutes van salicylzuur en jasmonzuur hormoon op een tegengestelde manier werken, hadden we in onze eerdere studies op populieren al waargenomen dat beide hormonen toenemen als reactie op infectie door pathogene schimmels. Daarom is de belangrijkste onderzoeksvraag was om de interactie tussen deze twee afweerhormonen in populier te bepalen”, legt Chhana Ullah, eerste auteur van de publicatie, het startpunt van het huidige onderzoek uit.
Om experimenteel te bestuderen hoe salicylzuurniveaus de vorming van jasmonzuur beïnvloeden, hebben de wetenschappers genetisch gemodificeerde experimentele planten van zwarte populier (Populus nigra), afkomstig uit Duitsland, zodat ze grotere hoeveelheden salicylzuur produceerden dan controleplanten. In een ander experiment pasten ze salicylzuur toe op de populierbladeren van genetisch ongemodificeerde planten. “We hebben de salicylzuurspiegels in populier gemanipuleerd door genetische manipulatie en directe chemische toepassing, waarna we uitgebreide chemische analyses hebben uitgevoerd van de planten met en zonder schimmelinfectie. Hierdoor konden we de effecten van salicylzuur scheiden van andere factoren en aantonen dat het direct stimuleert de productie van jasmonzuur”, legt Chhana Ullah uit.
Planten die veel salicylzuur bevatten, hadden ook hogere concentraties jasmonzuur. Bovendien produceerden deze planten meer antimicrobiële stoffen, de zogenaamde flavonoïden, zelfs als er geen infectie met een ziekteverwekker was. Verder vergelijkend onderzoek met planten die veel salicylzuur produceerden en controleplanten die elk waren geïnfecteerd met de roestschimmel Melamspora larici-populina, toonden aan dat hoge gehaltes salicylzuur populieren resistenter maakten tegen schimmelaantasting.
Verrassend genoeg had een hogere schimmelresistentie als gevolg van een verhoogde afweer geen negatief effect op de plantengroei, zoals was waargenomen bij Arabidopsis en andere eenjarige kruiden. In Arabidopsis neemt salicylzuur of jasmonzuur de controle over de immuunrespons, terwijl het andere hormoon wordt onderdrukt. Salicylzuur wordt in grotere hoeveelheden geproduceerd na aanval door biotrofe pathogenen die geen plantenweefsel doden en zich voeden met levend plantenmateriaal, terwijl jasmonzuur wordt verhoogd na aanval door insecten of necrotrofe pathogenen die zich voeden met dood plantenweefsel. “De negatieve wisselwerking tussen de afweerhormonen salicylzuur en jasmonzuur in planten zoals Arabidopsis stelt de plant in staat om prioriteit te geven aan bescherming tegen één soort vijand. Kleine kruiden zoals Arabidopsis kunnen baat hebben bij zo’n beperkte focus omdat ze niet over de middelen beschikken om zich tegen verschillende soorten te verdedigen van vijanden tegelijk. Dit kan ook de reden zijn waarom Arabidopsis-planten hun groeisnelheid verminderen wanneer ze zich in een verdedigingsmodus bevinden”, zegt Jonathan Gershenzon, hoofd van de afdeling Biochemie waar het onderzoek werd uitgevoerd.
In tegenstelling tot eenjarige kruiden zoals zandraket zijn de middelen voor bomen en andere houtige planten doorgaans minder beperkt. Bovendien worden bomen vanwege hun lange levensduur vaak tegelijkertijd aangevallen door verschillende vijanden, zoals schimmel- en bacteriële ziekteverwekkers, bladetende rupsen en houtaantastende insecten. Ze zijn mogelijk geëvolueerd om de signaalroutes van salicylzuur en jasmonzuur samen te gebruiken voor verdediging. De grotere beschikbaarheid van hulpbronnen in langlevende houtachtige planten kan ook de reden zijn waarom hoge concentraties salicylzuur de plantengroei bij populieren niet beïnvloeden.
De onderzoekers waren verrast toen ze ontdekten dat hoge niveaus van salicylzuur in populieren de zogenaamde pathogenese-gerelateerde (PR) genen niet activeerden, hoewel dit gevestigde markers zijn voor de salicylzuursignaleringsroute in Arabidopsis. “We ontdekten echter dat de omvang van PR-geninductie positief gecorreleerd was met de gevoeligheid van populier voor roest. Blijkbaar wordt de activering van PR-genen in populier niet gereguleerd door salicylzuursignalering, maar door een ander mechanisme”, legt Chhana Ullah uit. .
Het team van wetenschappers onder leiding van Chhana Ullah moet nog uitzoeken hoe het moleculaire mechanisme van de positieve interactie tussen salicylzuur en jasmonzuur in populier precies werkt. Ook willen ze weten welke rol PR-genen spelen bij populieren en andere houtige planten. Wat wel zeker is, is dat een fundamentele kennis van de positieve interactie tussen salicylzuur en jasmonzuur bij populieren en andere verwante bomen een belangrijke bijdrage zou kunnen leveren om deze planten beter te beschermen tegen plagen en ziekten. Of, zoals Jonathan Gershenzon opmerkt: “Populieren staan bekend als de bomen van de mensen vanwege hun gediversifieerde gebruik door mensen, vandaar de geslachtsnaam Populus: de Latijnse naam voor mensen. Ongelooflijk snelgroeiende populieren worden gekweekt als houtachtige gewassen met een korte omlooptijd en zijn uiterst belangrijk voor de pulp- en papierindustrie. Ze zijn ook wenselijk voor biobrandstoffen.” Het verbeteren van hun bescherming dient ons dus allemaal.
lees het gehele artikel bij de bron
————————————————– ———————————–
samenvatting:
In tegenstelling tot eerdere veronderstellingen, onderdrukken de afweerhormonen salicylzuur en jasmonzuur elkaar niet altijd bij het reguleren van de chemische afweer van planten tegen plagen en ziekteverwekkers. In bomen kan het samenspel van beide hormonen de plantweerstand juist verhogen.
Datum van publicatie: 4 mei 2022
Bron: Klimaat | Top milieunieuws — ScienceDaily
————————————————– ———————————–