Planten hebben een opmerkelijke aanpassing ontwikkeld om aanvallen van herbivoren waar te nemen en erop te reageren, waarbij gebruik wordt gemaakt van een geavanceerd arsenaal aan verdedigingsmechanismen. Dit vermogen om potentiële bedreigingen waar te nemen en erop te reageren is essentieel voor het overleven van planten in een diverse en uitdagende omgeving. De primaire detectiemethode omvat de herkenning van chemische signalen die door herbivoren worden uitgelokt tijdens het voeden of beschadigen van plantenweefsel. Deze signalen, zoals vluchtige stoffen, opwekkende stoffen en hormoonsignalen, veroorzaken een cascade van defensieve reacties bij planten.

1. Vluchtige signalen:

Wanneer planten worden aangevallen door herbivoren, laten ze een mengsel van vluchtige chemicaliën vrij die als noodsignaal fungeren. Deze vluchtige stoffen omvatten terpenen, vluchtige groene bladeren en jasmonzuurderivaten. De door herbivoren geïnduceerde vluchtige stoffen (HV's) diffunderen in de lucht en kunnen worden gedetecteerd door naburige planten van dezelfde of verschillende soorten.

HV's kunnen verdedigingsmechanismen in naburige planten opwekken door specifieke routes en genexpressie te activeren die betrokken zijn bij de verdedigingsreactie. Als reactie op HV's die worden uitgestoten door aangevallen alsem (Artemisia tridentata), produceerden nabijgelegen alsemplanten bijvoorbeeld verhoogde niveaus van defensieve chemicaliën, waardoor ze minder aantrekkelijk werden voor herbivoren.

2. Elicitors en hormonen:

Naast de vluchtige voeding van herbivoren kan het vrijkomen van met schade geassocieerde moleculaire patronen (DAMPS) en opwekkers, zoals oligosacchariden en eiwitfragmenten, worden geactiveerd. Deze opwekkers werken samen met specifieke receptoren op de membranen van plantencellen, waardoor een cascade van afweerreacties ontstaat.

Een belangrijk hormoonsignaal dat betrokken is bij het waarnemen van een aanval van herbivoren is jasmonzuur (JA). JA wordt geproduceerd bij het voeden van herbivoren en speelt een cruciale rol bij het bemiddelen in de verdedigingsreactie. Het reguleert de productie van defensieve verbindingen, zoals proteaseremmers en secundaire metabolieten, die herbivoren afschrikken of vergiftigen.

3. Mechanische schade en aanrakingsreactie:

Planten kunnen ook reageren op de mechanische schade veroorzaakt door herbivoren die op hun weefsels kauwen. Gespecialiseerde mechanoreceptoren op plantencelmembranen en -weefsels voelen deze mechanische stimuli en initiëren een defensieve reactie.

De Venusvliegenval (Dionaea muscipula) klapt bijvoorbeeld snel zijn bladeren dicht wanneer hij de aanraking van potentiële prooien voelt, waardoor het insect erin wordt opgesloten. Dankzij dit aanraakgevoelige mechanisme kan de plant insecten vangen en verteren, waardoor de opname van voedingsstoffen wordt aangevuld.

4. Induceerbare weerstand:

Het vermogen van planten om herbivorenaanvallen waar te nemen en erop te reageren, kan worden verbeterd door processen die bekend staan ​​als induceerbare resistentie. Wanneer een plant schade door herbivoren of blootstelling aan elicitors ervaart, kan deze een herinnering aan de aanval ontwikkelen en meer weerstand krijgen tegen daaropvolgende aanvallen.

Deze induceerbare resistentie omvat veranderingen in genexpressie en metabolisme die de verdediging van planten versterken en resulteren in een snellere en sterkere respons wanneer ze opnieuw worden uitgedaagd door herbivoor.

Conclusie:

Planten hebben ingewikkelde mechanismen ontwikkeld om de aanval van herbivoren te detecteren, waarbij vluchtige signalen, opwekkers en mechanische schade worden waargenomen. Deze signalen initiëren een reeks verdedigingsreacties, zoals het produceren van afschrikkende chemicaliën, het activeren van hormoonsignaleringsroutes en het vergroten van de weerstand tegen toekomstige aanvallen. Door te begrijpen hoe planten roofdieren waarnemen, kunnen wetenschappers inzicht krijgen in het ontwikkelen van strategieën voor duurzame plaagbestrijding en het verbeteren van gewasbescherming.