Planten hebben te maken met verschillende soorten insecten die hen belagen. Ze verdedigen zich daartegen, bijvoorbeeld met afweerstoffen of een steviger blad. Voor het eerst is aangetoond dat wilde planten van zwarte mosterd bij hun verdediging tegen de eerste vijand er alvast rekening mee houden dat ze zich later nog moeten verweren tegen andere vijanden. Sterker nog: ze bereiden zich voor op de meest waarschijnlijke volgorde van belagers. Het onderzoek is gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Plants.
Het gaat om promotieonderzoek van Daan Mertens en Maite Fernandéz de Bobadilla in het team van Erik Poelman, universitair hoofddocent op het Laboratorium voor Entomologie van Wageningen Universiteit & Research.
Poelman: “We gaan steeds meer naar een duurzame land- en tuinbouw, waarin het gebruik van bestrijdingsmiddelen sterk wordt verminderd. Akkerbouwers krijgen dan te maken met meerdere insecten die hun gewas belagen. Voorheen gingen veredelaars ervan uit dat inzet van bestrijdingsmiddelen standaard was. Ze veredelden dan op resistentie tegen de meest vervelende belagers. Nu moet het anders, en daarbij kunnen we leren van de manier waarop planten in het wild omgaan met een veelheid aan insecten.”
Het gaat om een substantiële omslag, legt Mertens uit: “Voorheen lag de nadruk op één urgent insectenprobleem. Nu moet je door veredeling een flexibel gewas creëren dat om kan gaan met allerlei belagers. Je gaat naar systeemdenken.”
Specifieke reactie per belager
Voor een plant is het onzeker of en wanneer hij aangevallen wordt. De meeste soorten lossen dit dilemma op door pas stevig te investeren in verdediging (bijvoorbeeld met afweerstoffen) op het moment dat ze aangetast worden. Zo kunnen ze bij afwezigheid van insectenvraat juist hun assimilaten (producten van de fotosynthese als suikers en zetmeel) volop investeren in groei en bloei.
“De plant merkt vrij specifiek welk insect hem aanvalt. Dat voelt hij aan de manier waarop de cellen beschadigen, de stoffen die daarbij vrijkomen, het karakteristieke speeksel van de insecten. Op grond van die signalen kan hij zich gericht verdedigen”, vertelt Mertens.
Maar als hij al zijn kruit verschiet bij de eerste aanval, is hij later weerloos tegen nieuwe vijanden.
Wat het beeld iets gecompliceerder maakt is dat de specifieke reactie op bijvoorbeeld luizenvraat de weerbaarheid tegen rupsen kan aantasten. Dit heeft te maken met het feit dat de plant verschillende afweerroutes heeft, aangestuurd door plantenhormonen.
Luis in paprika, archieffoto GroentenNieuws
Risico-management
Hoe kan een wilde plant, die letterlijk omzwermd wordt door tal van insecten, zich dan toch zo goed handhaven?
Mertens: “Ze zijn erop voorbereid dat de schadelijke insecten in een bepaalde volgorde opdoemen. Vroeg in het seizoen bijvoorbeeld de ene soort luis, later een andere soort rups. Ze zetten hun verdediging gericht in en zorgen ervoor dat ze voldoende wapens overhouden. Het komt over als bewust risico-management, maar het is ontstaan door natuurlijke selectie. Ze kunnen overweg met de meest voorkomende volgorde.”
Dat het inderdaad zo werkt, hebben de onderzoekers aangetoond in een ongekend groot experiment. Ze bekeken de afweerreactie van zwarte mosterd op maar liefst negentig combinaties van insectenvraat en verbonden deze resultaten aan drie jaar onderzoek naar de frequentie van de interacties op planten in het veld. Vergelijkbare proeven in het verleden beperkten zich tot bijvoorbeeld vijf combinaties.
Deze ambitieuze aanpak heeft ervoor gezorgd dat de inzichten belangrijk verbeterd zijn.
“We koppelen hiermee plantenfysiologische inzichten met ecologische. Het oude idee dat sapzuigende insecten een reactie veroorzaken die de potentiële afweer tegen bijvoorbeeld rupsen aantast, blijkt te eenvoudig. Ons werk bevestigt de fysiologische reacties van de plant tegen bijvoorbeeld luis en rups, maar laat tevens zien dat in veel gevallen de plant niet vatbaarder wordt voor insecten met een andere voedingsstijl. Of een bepaalde combinatie van insecten in het veld voorkomt blijkt een betere voorspeller van de weerbaarheid dan de eigenschappen van de individuele insectensoorten”, legt Poelman uit.
Het onderzoek is onderdeel van het programma Multiattack gefinancierd door de Europese Unie. Het artikel in Nature Plants is hier te vinden: https://www.nature.com/articles/s41477-021-00999-7
Bron: WUR