Een stof die maïsplanten gebruiken om zich te verdedigen tegen plagen, kan onbedoeld parasitaire nematoden helpen bij het opsporen van hun gastheer. Dat blijkt uit nieuw onderzoek gepubliceerd in Nature Plants, uitgevoerd door een internationaal team onder leiding van Zhejiang University met een belangrijke bijdrage van Wageningen University & Research.
© Branex | Dreamstime
Wortelknobbelaaltjes (Meloidogyne incognita) behoren tot de meest schadelijke plantenparasieten wereldwijd. Ze dringen wortels binnen, veroorzaken knobbels en verstoren de opname van water en voedingsstoffen, wat tot aanzienlijke opbrengstverliezen leidt. Hoe deze microscopisch kleine dieren hun gastheer in de complexe bodemomgeving vinden, was lange tijd onduidelijk.
Verdedigende stof helpt juist parasitaire nematoden
Het onderzoek laat zien dat maïsplanten hierbij zelf onbedoeld een rol spelen. Maïswortels scheiden benzoxazinoïden (BX's) uit, stoffen die bekendstaan om hun verdedigende werking tegen insecten. Eén afbraakproduct, MBOA, komt via de wortels in de bodem terecht. "Deze stoffen worden meestal gezien als directe verdedigingsmiddelen," zegt WUR-onderzoeker Jose Lozano Torres. "Wat wij laten zien, is dat ze in dit geval een indirect effect hebben dat parasitaire nematoden juist helpt."
© WUR
Wortel geïnfecteerd met het wortelknobbelaaltje Meloidogyne incognita
Het effect verloopt via een onverwachte tussenstap: in steriele bodems reageerden de nematoden nauwelijks op MBOA, terwijl ze in levende bodems sterk werden aangetrokken tot de wortels. "MBOA verandert de samenstelling van het microbioom rond de wortels," legt Lozano Torres uit. "Het stimuleert specifieke bacteriën, terwijl andere afnemen. Die verschuiving blijkt essentieel voor wat er daarna gebeurt."
Geurspoor om wortels te vinden
De bevorderde bacteriën, waaronder soorten uit de geslachten Pseudomonas en Citrobacter, produceren vluchtige organische stoffen zoals 1-undecanol en 2-fenylethanol. Deze stoffen verspreiden zich door de bodem en dienen als geurspoor voor de nematoden. "De nematoden nemen deze bacteriële stoffen waar en gebruiken ze als een soort geurspoor om de wortels te vinden," zegt Lozano Torres.
Experimenteel konden de onderzoekers aantonen dat drie chemosensorische genen bij de nematoden nodig zijn om deze signalen waar te nemen. Werden deze genen uitgeschakeld, dan verloren de nematoden hun vermogen om de wortels te vinden. "Door die genen te blokkeren, maakten we de nematoden in feite blind voor de signalen uit het microbioom," aldus Lozano Torres.
© WUR
Microscopisch beeld van de nematode Meloidogyne incognita in een plantenwortel
Volgens de onderzoekers is dit een voorbeeld van 'ecologische kaping': een parasiet die de communicatie tussen een plant en haar microbioom benut voor eigen voordeel. "De focus verschuift van een directe interactie tussen plant en parasiet naar een systeem met drie spelers," zegt Lozano Torres. "De plant, het microbioom en de nematode zijn nauw met elkaar verbonden."
Opnieuw kijken naar balans tussen verdedigingskenmerken
De bevindingen hebben implicaties voor landbouw en plantenveredeling. Rassen die goed beschermd zijn tegen insecten kunnen tegelijkertijd aantrekkelijker worden voor nematoden. "Dat betekent dat veredelaars mogelijk opnieuw moeten kijken naar de balans tussen verschillende verdedigingskenmerken," aldus Lozano Torres.
Ook bodembeheer biedt mogelijkheden om de aantrekkingskracht van nematoden te beïnvloeden. Het microbioom zou bijvoorbeeld zo gestuurd kunnen worden dat nematode-aantrekkende bacteriën worden beperkt. Daarnaast zouden de geïdentificeerde reukreceptoren van nematoden nieuwe aanknopingspunten kunnen vormen voor gerichte bestrijding zonder schadelijke nematiciden te gebruiken.
Bron: WUR
