Planten hebben de eigenschap om koolstof uit de lucht vast te leggen in suikers. Door die eigenschap staan planten aan de basis van vrijwel elke voedselketen op aarde. Een nadeel daarvan is dat alles en iedereen je wilt opeten, zoals bacteriën, slakken en plantenetende insecten. Om toch te overleven, moeten planten zich verdedigen tegen hun aanvallers. Ik doe onderzoek naar de interacties tussen insecten en planten. Dit blog gaat over de manier waarop planten zichzelf verdedigen tegen plantenetende insecten.
Planten moeten zich dus verdedigen tegen allerlei belagers, maar hoe doen ze dat? Ze kunnen niet wegrennen, slaan, schreeuwen, of 112 bellen. Toch zijn planten beter in staat zichzelf te redden dan je misschien zou denken.
Eerste verdedigingslinie
Het afweersysteem van planten is grofweg op te splitsen in twee delen: constitutief en geïnduceerd. Constitutief betekent dat het afweersysteem altijd ‘aan’ staat, het fungeert als een soort eerste verdedigingslinie. Die verdediging omvat eigenschappen die iedereen wel kent, zoals bladhaartjes, stekels en giftige stoffen.
Iets minder bekend is dat sommige planten, passiebloemen bijvoorbeeld, zoete nectardruppels produceren aan hun bladeren of stengels. Onder het mom van ‘de vijand van mijn vijand is mijn vriend’, lokken ze zo natuurlijke vijanden van hun aanvallers. Dat zijn insecten die andere insecten eten of daarop parasiteren. De zoete nectar geeft de insecten voldoende energie om een vijandige rups of bladluis te zoeken en op te eten. Door veel van zulke goedaardige insecten in de buurt te hebben, kan een plant een uitbraak in de kiem smoren.
Deze wilde verwant van de tomaat en aardappel (Solanum pyracanthum) verdedigt zichzelf met imposante gekleurde stekels. (Foto: Peter Karssemeijer)
Reacties op een aanvaller
Onder het geïnduceerde afweersysteem vallen eigenschappen die een plant inschakelt als reactie op een aanvaller. Hiervan zijn talloze voorbeelden te noemen.Door een hogere dichtheid aan haartjes op bladeren, waardoor kleine insecten er niet makkelijk overheen kunnen lopen. Meestal gaat het om veranderingen en toenames van gifstoffen,
Reacties kunnen ook gerichter zijn, bijvoorbeeld met de productie van speciale eiwitten die de spijsvertering van insecten tegenwerken. Bovendien maken planten tijdens een aanval speciale geurstoffen aan. Daardoor wordt de plant tijdelijk extra aantrekkelijk voor natuurlijke vijanden van de aanvallers.
Herkennen van gevaar
Om op gevaar om te reageren, moet een plant wel eerst doorhebben dat het er is. Planten lijken erg goed in het herkennen van hun aanvallers, want elke aanvaller lokt een andere geïnduceerde immuunrespons uit. Als een rups een blad aanvreet, vindt aan de hand van het speeksel van die rups een soort ‘herkenning’ plaats. Zo reageert een plant op de juiste manier.
Dit soort interacties tussen planten en insecten hebben we voor veel soorten al omschreven, zoals maïs, tomaat, tabak, kool, en zelfs een aantal boomsoorten. Herkenning en specifieke verdedigingsreacties komen dus voor in de gehele plantenwereld.
Een piepkleine sluipwesp (een paar millimeter groot) legt een ei in een bladluis. De larve zal de luis van binnenuit opeten. (Foto: Peter Karssemeijer)
Fundamenteel onderzoek
Wetenschappers doen veel fundamenteel onderzoek aan planten, bijvoorbeeld met zandraket (Arabidopsis thaliana). Dat is een klein rozetplantje dat wereldwijd bekend staat als onkruid. Na herkenning van een gevaar verspreidt de zandraket razendsnel een waarschuwingssignaal dat het verdedigingsmechanisme activeert.
Een groep Zwitserse wetenschappers doet onderzoek naar de eerste fase van die verspreiding. Ze maakten een soort signaalplant, die door gerichte mutaties een fluorescent signaal afgeeft als er een verandering in calciumionen plaatsvindt, ofwel een elektrische ontlading. Met behulp van deze mutant lieten ze zien dat er door de waterkanalen van de plant een elektrisch signaal gaat nadat een rups een hap neemt. Klinkt haast als een dierlijke reactie, niet? En omdat het om een fluorescent signaal gaat, levert dit fantastische beelden op.
(Tekst gaat door onder het filmpje)
Om het nóg mooier te maken; uit recent onderzoek blijkt dat er zelfs een soort van gehoor aan te pas komt. De onderzoekers namen het geluid op van een etende rups op een blad, en speelden dat af bij een nieuwe, onaangetaste plant. In deze plant konden zij vervolgens een verhoging meten in chemische verbindingen die een rol spelen bij de verdediging. In aanvullend onderzoek reageerden planten niet op het geluid van de wind of het geluid van een zingende krekel, dus het lijkt specifiek te zijn voor het geknaag van rupsen.
Wat kunnen we van planten leren?
Planten zijn dus een stuk minder passief dan je misschien zou denken. We kunnen nog veel leren over de manier waarop ze dit doen. En niet alleen omdat het razend interessant is, maar ook om de landbouw te ondersteunen. Wereldwijd gaat ongeveer een vijfde van de gewasopbrengst verloren door ziektes en insectenplagen, ondanks al het gif dat wordt gespoten.
Bovendien is de verwachting dat dit verlies, zeker in ons klimaat, gaat toenemen. Door de opwarming van de aarde wordt het klimaat in Europa namelijk steeds gunstiger voor insectenplagen. Als we beter begrijpen welke strategieën planten hebben om zichzelf te verdedigen, zouden we hier ook gerichter op kunnen kweken. Hopelijk kan dan ook de chemicaliënkast vaker op slot blijven.
Biologische gewasbescherming
Daarnaast kunnen we veel leren van de interacties tussen planten en hun omgeving. Planten zijn namelijk niet alleen in hun strijd. In de natuur wordt alles opgegeten, dus ook de belagers van planten. Oorwormen en lieveheersbeestjes kunnen bijvoorbeeld enorme hoeveelheden bladluizen opeten, waardoor de plant er minder last van heeft.
Kennis over dit soort ecologische interacties kunnen we toepassen bij biologische bestrijding, waarbij een plaag wordt bestreden door de natuurlijke vijand in te zetten. Als je meer wil weten over dit alternatief voor chemische gewasbescherming, kijk eens op de websites van Entocare of Koppert, twee Nederlandse bedrijven die natuurlijke vijanden kweken en verkopen.
Dit verhaal is slechts het topje van de ijsberg. Er komt veel meer kijken bij de interacties tussen planten en hun omgeving. Zo hebben insecten allerlei slimme trucjes om de afweer van de plant te omzeilen. Daarnaast zijn er ook allerlei insecten, waaronder zogenoemde hyperparasieten, die de natuurlijke vijanden van planteneters opeten. En zo kom je al snel op een heel complex web van ecologische interacties rondom een plant. Daarover meer in een volgend blog.
Hoofdfoto: Aanval van bladluis op moederkruid (Tanacetum parthenium) Foto: Peter Karssemeijer
