Wetenschap
Uit onderzoek blijkt dat planten droogtestresshormonen gebruiken om snackende spintmijten te blokkeren
Recente bevindingen dat planten gebruik maken van een mechanisme om droogte te overleven om zich ook te verdedigen tegen plagen die voedingsstoffen opzuigen, zouden toekomstige gewasveredelingsprogramma's kunnen informeren die gericht zijn op het bereiken van een betere grootschalige ongediertebestrijding.
Met behulp van een geavanceerde fluorescerende biosensor (ABACUS2) die kleine veranderingen in de concentraties van plantenhormonen op cellulaire schaal kan detecteren, zagen wetenschappers dat abscisinezuur (ABA), meestal in verband gebracht met droogtereacties, de toegangspoorten van de plant begon te sluiten binnen vijf uur nadat ze besmet waren geraakt. spintmijten.
Microscopische bladporiën (huidmondjes) zijn belangrijk voor de gasuitwisseling, maar zijn ook de belangrijkste locaties voor waterverlies. Als er een watertekort is, proberen planten water te besparen door het droogtestresshormoon ABA te produceren om hun huidmondjes te sluiten.
Toevallig blokkeert het sluiten van de huidmondjes ook de favoriete toegangspunten voor voedselzuigende plagen zoals spint. De tweepuntige spintmijt is een van de economisch meest schadelijke plagen. Hij is niet kieskeurig en tast een breed scala van meer dan 1000 planten aan, waaronder 150 gewassen.
Deze kleine plagen zijn nauwelijks zichtbaar voor het blote oog en doorboren en zuigen vervolgens droge plantencellen op. Ze kunnen zich zeer snel tot enorme aantallen ontwikkelen en kunnen een van de meest destructieve plagen in de tuin- en tuinbouwsector zijn, kamerplanten bederven en de opbrengsten van groenten, fruit en salades verminderen.
Er is discussie geweest over de rol van ABA bij de resistentie tegen plagen. In eerste instantie werd opgemerkt dat de huidmondjes sluiten wanneer planten worden aangevallen door voedselzuigend ongedierte, wat leidde tot verschillende hypothesen, waaronder dat deze sluiting een reactie van de plant zou kunnen zijn op het verlies van water als gevolg van de voeding van het ongedierte of zelfs dat het ongedierte de huidmondjes sluit. om te voorkomen dat planten vluchtige stoffen naar plaagroofdieren sturen.
In een samenwerking tussen het Centrum voor Plantenbiotechnologie en Genomics (CBGP) in Spanje en Sainsbury Laboratory Cambridge University (SLCU) hebben onderzoekers die bestuderen hoe zandraket (Arabidopsis thaliana) reageert op de tweevlekige spintmijt (Tetranychus urticae) de plant bepaald komt vrijwel onmiddellijk in actie en gebruikt hetzelfde hormoon als voor droogte om ook te voorkomen dat spintmijten het plantenweefsel binnendringen en als gevolg daarvan de schade door plagen aanzienlijk verminderen.
De bevindingen gepubliceerd in Plant Physiology gevonden dat de pieksluiting van de huidmondjes binnen een tijdsbestek van 24 tot 30 uur wordt bereikt.
"Open huidmondjes zijn natuurlijke openingen waar ongedierte zoals bladluizen en mijten hun gespecialiseerde voedingsstructuren, stiletten genoemd, inbrengen om de voedingsrijke inhoud uit individuele sub-epidermale cellen te doorboren en vervolgens uit te zuigen", zegt Irene Rosa-Díaz, die de spin uitvoerde. mijtexperimenten bij SLCU en CBGP tijdens haar Ph.D. met professor Isabel Diaz aan het Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas, Universidad Polytécnica de Madrid en het National Institute of Agricultural and Food Research and Technology (UPM-INIA).
"We konden aantonen dat mijtenbesmetting een snelle reactie op de stomatale sluiting veroorzaakte, waarbij het plantenhormoon ABA in de bladweefsels steeg - het hoogst in stomatale en vasculaire cellen, maar ook in alle andere gemeten bladcellen. We hebben door middel van meerdere verschillende experimenten aangetoond dat stomatale sluiting hindert mijten.
"Planten die voorbehandeld waren met ABA om de sluiting van de huidmondjes te bewerkstelligen en vervolgens besmet waren met mijten, vertoonden verminderde schade door mijten, terwijl ABA-deficiënte mutante planten waarbij de huidmondjes niet goed kunnen sluiten en planten met meer huidmondjes gevoeliger zijn voor mijten." P>
De onderzoeksgroep van Alexander Jones bij SLCU ontwikkelt in vivo biosensoren die de hormoondynamiek in planten met een ongekende resolutie onthullen, waaronder ABACUS2 dat cellulaire ABA kwantificeerde in deze mijtexperimenten.
Dr. Jones zei dat de studie de belangrijke interacties tussen biotische en abiotische stress bij planten benadrukt:“Vroegtijdige waarschuwingssignalen van het voeden van mijten induceren een cascade van immuunsignalerende moleculen, waaronder jasmonzuur (JA) en salicylzuur (SA), naast andere chemische reacties. Samen laten deze resultaten zien dat ABA-ophoping en stomatale sluiting ook belangrijke verdedigingsmechanismen zijn die worden gebruikt om mijtschade te verminderen.
“De volgende stap is het onderzoeken van wat het initiële door de mijt geproduceerde signaal is dat de plant detecteert, wat vervolgens resulteert in de accumulatie van ABA. De biochemische mechanismen die door de plant worden gebruikt als signalen van een plaagaanval kunnen van alles zijn, inclusief trillingen van de mijtvoeding, speekseleiwitten, chemicaliën geproduceerd door de mijten of mijtactiviteit, directe celbeschadiging (wonden) of andere moleculen die verband houden met de mijten.
"Het identificeren van de initiële triggers zou mogelijk kunnen worden gebruikt om nieuwe gewasbehandelingen te ontwikkelen om de planten te wapenen vóór voorspelde plagen. Belangrijk is dat inspanningen om te selecteren op planten met veranderde stomatale kenmerken, die al een evenwicht moeten vinden tussen fotosynthese en waterbesparing, we kunnen ook resistentie tegen schadelijk ongedierte overwegen."