Vlaams onderzoek werpt nieuw licht op de zelfverdediging van planten

10 oktober 2016
Beschadigde planten vallen ten prooi aan verschillende gevaren. Via ‘wondjes’ verliezen ze bijvoorbeeld voedingsstoffen of kunnen microben de plant binnendringen. Daarom hebben planten een ingenieus verdedigingsmechanisme ontwikkeld. Elke plantencel is in staat om dat mechanisme te activeren, om zo beschadigd weefsel te herstellen of infecties te voorkomen. Een internationale samenwerking tussen de teams van prof. Jenny Russinova (VIB-UGent) en prof. Daniel Scherer de Moura (Universiteit van São Paulo, Brazilië) heeft nieuwe inzichten opgeleverd over hoe dit verdedigingssysteem precies werkt. Deze ontdekking kan wetenschappers helpen om gewassen nog beter te beschermen, wat uitstekend nieuws zou zijn voor de wereldwijde voedselvoorziening.

Het ‘alarmsysteem’ van planten begint bij de receptoren, eiwitten die zich bevinden op het celmembraan, de buitenste laag van cellen. Deze receptoren herkennen moleculaire patronen buiten de cel en kunnen zo binnendringende microben of schade aan de plant signaleren.

De herkenning van het eiwit ‘flagellin’ wijst bijvoorbeeld op een microbenaanval, terwijl planteigen signaalmoleculen schade aan de plant kunnen signaleren. Eens de receptoren door zo’n signaal geactiveerd worden, geven ze de informatie van cel tot cel door aan de rest van de plant en komt het verdedigingsmechanisme op gang. 

Het alarmsysteem onder de loep
Recent zijn heel wat signaalmoleculen ontdekt die een actieve rol spelen in de communicatie tussen plantencellen. Het bleef echter onduidelijk wat er precies gebeurt met deze moleculen en hoe ze betrokken zijn bij de zelfverdediging van de plant. Het team van prof. Russinova is er nu voor het eerst geslaagd om dit proces in beeld te brengen. Ze gebruikten het plantenmodel Arabidopsis thaliana – een plant die in de volksmond bekend staat als de ‘zandraket’. De VIB-onderzoekers onderzochten het verband tussen verdedigingsreacties en het gedrag van de planteigen signaalmolecule ‘AtPep1’.

Fausto Andres Ortiz-Morea, doctoraatstudent uit het team van prof. Russinova (VIB-UGent): “Ons onderzoek toont aan dat de signaalmoleculen erg snel herkend worden door de receptoren. Eens het verdedigingsmechanisme opgestart is, wordt de molecule als het ware ‘opgeslokt’ door de cel. Dit proces noemen we endocytose. De molecule wordt vervolgens door de cel afgebroken, om zo het ‘alarmsignaal’ te neutraliseren. We hebben ook duidelijk aangetoond dat dit proces van endocytose aangestuurd wordt door clathrin, een bijzonder eiwit dat cruciaal blijkt te zijn in het verdedigingssysteem van planten.”

Veelbelovende ontdekkingen
Dit onderzoek levert een nieuw biologisch model op waarmee wetenschappers verder aan de slag kunnen. Met dezelfde werkwijze kan de communicatie tussen plantencellen nu nog verder uitgeplozen worden.

Prof. Jenny Russinova (VIB-UGent): “Ons onderzoek kan wetenschappers ook helpen in het ontwikkelen van nieuwe strategieën om gewassen te beschermen. Eetbare planten nog beter beschermen tegen microben of schade zou een aanzienlijke bijdrage kunnen leveren in het verzekeren van de wereldwijde voedselvoorziening.”

______________________________________________________________________________________

Publication
Danger-associated peptide signaling in Arabidopsis requires clathrin, PNAS 2016
DOI: 10.1073/pnas.1605588113


Jenny Russinova (VIB-UGent)
©VIB