Verdedigingsstof mais blijkt tegelijk lokstof voor schadelijke nematoden
Een internationaal onderzoeksteam, geleid door de Chinese Zhejiang University en met een belangrijke bijdrage van Wageningen University&Research, onderzocht de aanwezigheid van het wortelknobbelaaltje en de relatie met benzoxazinoïden (BX’s), chemische stoffen die door maiswortels worden afgescheiden. Deze BX’s staan bekend om hun verdedigende werking tegen insecten, maar het afbraakproduct MBOA, dat via de wortels in de bodem terechtkomt, wordt door de nematode als een soort geurspoor gebruikt om de wortels te vinden. Meer inhoudelijke informatie in het kader.
Integrale blik kan oplossing zijn in nematodenvraagstuk
De bevindingen zijn volgens de onderzoekers relevant voor landbouw en plantenveredeling. Veel veredelingsprogramma’s selecteren planten op hogere niveaus van benzoxazinoïden om insectenschade te beperken. Deze studie laat zien dat zulke strategieën onbedoelde bijeffecten kunnen hebben. „Rassen die goed beschermd zijn tegen insecten, kunnen tegelijkertijd aantrekkelijker worden voor nematoden,” zegt WUR-onderzoeker Jose Lozano Torres. „Dat betekent dat veredelaars mogelijk opnieuw moeten kijken naar de balans tussen verschillende verdedigingskenmerken.”
Ook bodembeheer komt naar voren als een mogelijke knop om aan te draaien. Omdat de aantrekkingskracht afhangt van specifieke bacteriën, zou het mogelijk zijn het microbioom rondom de wortels gericht te sturen. Dat kan bijvoorbeeld door bacteriën te bevorderen die geen aantrekkelijke vluchtige stoffen produceren, of die concurreren met de betrokken soorten.
Tot slot wijzen de onderzoekers op nieuwe aanknopingspunten voor nematodenbestrijding. De geïdentificeerde reukreceptoren zouden doelwitten kunnen vormen voor stoffen die het oriëntatievermogen van nematoden verstoren, zonder gebruik te maken van breed werkende en vaak schadelijke nematiciden.
Onderzoekers ontdekken subtiele interactie tussen aaltje en wortel
Wortelknobbelaaltjes (Meloidogyne incognita) behoren tot de meest schadelijke plantenparasieten ter wereld. Ze dringen wortels binnen, veroorzaken knobbels en verstoren de opname van water en voedingsstoffen. Dat leidt in veel gewassen, en vooral aardappelen, tot aanzienlijke opbrengstverliezen. Hoe deze microscopisch kleine dieren hun gastheer weten te vinden in de complexe bodemomgeving, was lange tijd onduidelijk.
Het nieuwste onderzoek laat zien dat maisplanten hier dus zelf onbedoeld een rol in spelen. De onderzoekers hebben zich op één specifieke stof: MBOA, een afbraakproduct van benzoxazinoïden dat via de wortels in de bodem terechtkomt. „Deze stoffen worden meestal gezien als directe verdedigingsmiddelen,” zegt WUR-onderzoeker Jose Lozano Torres, die bij de studie betrokken was. „Wat wij laten zien, is dat ze in dit geval een indirect effect hebben dat parasitaire nematoden juist helpt.”
Een onverwachte tussenstap
In steriele bodems, zonder micro-organismen, reageerden de nematoden echter nauwelijks op MBOA. Alleen in levende bodems werden ze sterk aangetrokken tot de wortels. Dat wees de onderzoekers op een cruciale rol van het bodemmicrobioom. „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.”
De bacteriën die door MBOA worden bevorderd, waaronder soorten uit de geslachten Pseudomonas en Citrobacter, produceren vluchtige organische stoffen. Twee verbindingen bleken daarbij cruciaal: 1-undecanol en 2-fenylethanol. Deze vluchtige stoffen verspreiden zich door de bodem en fungeren als signalen 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. „Ze hoeven de plant zelf niet direct te detecteren.”
Ruiken op genetisch niveau
Experimenten die zich richtten op de nematoden zelf tonen aan dat dit geen toeval is. De onderzoekers identificeerden drie chemosensorische genen die nodig zijn om de bacteriële vluchtige stoffen waar te nemen. Toen deze genen werden uitgeschakeld, verloren de nematoden hun vermogen om te ‘ruiken’. Ze reageerden niet langer op de vluchtige stoffen en konden de wortels meestal niet meer vinden. „Door die genen te blokkeren, maakten we de nematoden in feite blind voor de signalen uit het microbioom,” aldus Lozano Torres. „Zonder die bacteriële tussenstap valt het hele mechanisme uiteen.”
De onderzoekers stellen dat de interactie tussen het wortelknobbelaaltje en de wortels van de maisplant een duidelijk voorbeeld is van wat zij ‘ecologische kaping’ noemen: een parasiet die de communicatie tussen een plant en haar microbioom in zijn eigen voordeel benut. Dat biedt een fundamenteel ander perspectief op de rol van plantenverdedigingsstoffen. „De focus verschuift van een directe interactie tussen plant en parasiet naar een systeem met drie spelers,” besluit Lozano Torres. „De plant, het microbioom en de nematode zijn nauw met elkaar verbonden.”
Tekst: Martin de Vries
Geboren en getogen in het Friese Oudehaske ontwikkelde Martin een grote interesse voor de landbouw. Als opgeleid journalist specialiseerde hij zich in de akkerbouw. Zijn overmatige dosis aan nieuwsgierigheid zet hij in voor het team rond Akkerwijzer.
Beeld: Wageningen University & Research
Bron: Wageningen University & Research
