Geïnduceerde weerstand in planten

Geïnduceerde weerstand is een afweersysteem in planten waarmee ze aanvallen van ongedierte zoals schimmels of bacteriële ziekteverwekkers of insecten kunnen weerstaan. Het afweersysteem reageert op de externe aanval met fysiologische veranderingen, veroorzaakt door de generatie van eiwitten en chemicaliën die leiden tot activering van het immuunsysteem van de plant.

Denk hier eens over na zoals u zou denken aan de reactie van uw eigen immuunsysteem op aanvallen van bijvoorbeeld een verkoudheidsvirus. Het lichaam reageert op de aanwezigheid van een indringer via verschillende mechanismen; het resultaat is echter hetzelfde. Het alarm is afgegaan en het systeem zet een verdediging op tegen de aanval.

Twee soorten geïnduceerde weerstand

Er zijn twee hoofdtypen van geïnduceerde weerstand: systemische verworven weerstand (SAR) en geïnduceerde systemische weerstand (ISR).

• Systemisch verworven weerstand treedt op wanneer een gelokaliseerde wond op de plant wordt gemaakt, waardoor necrose wordt veroorzaakt. De weerstand wordt gestimuleerd wanneer een behandeling die is ontworpen om de weerstand te induceren, wordt toegepast op de plek waar de ziekteverwekker de plant is binnengevallen. De behandeling kan komen in de vorm van een andere microbe, of als een chemische stof, zoals salicylzuur. (Een interessant feit: salicylzuur wordt ook gebruikt om aspirine te maken!) De behandeling veroorzaakt een systemische reactie in de plant en de immuunrespons wordt gesignaleerd. Vanzelfsprekend duurt dit proces enige tijd, afhankelijk van de plantensoort, de omgevingscondities en de aard van de pathogene aanval.
• Geïnduceerde systemische weerstand treedt op wanneer plantenwortels worden gekoloniseerd door plantengroei bevorderende rhizobacteriën (PGPR), bodembacteriën die direct en indirect de plantengroei beïnvloeden. Wanneer de PGPR een verandering in de plant waarneemt, wordt een fysiologische reactie geactiveerd via een pad met (alweer!) Salicylzuur. De chemicaliën jasmonaat en ethyleen zijn ook betrokken als signalerende chemicaliën. In tegenstelling tot SAR zijn necrotische laesies van de plant niet betrokken bij ISR.

Beide resistentiewegen leiden tot hetzelfde uiteindelijke einde - de genen zijn verschillend, de routes zijn verschillend, de chemische signalen zijn verschillend - maar beide induceren de weerstand van planten tegen aanvallen door ongedierte. Hoewel de paden niet hetzelfde zijn, kunnen ze synergetisch werken, en daarom besloot de wetenschappelijke gemeenschap begin 2000 om ISR en SAR als synoniemen te beschouwen.

Geschiedenis van onderzoek naar geïnduceerde weerstand

Het fenomeen van geïnduceerde resistentie wordt al vele jaren gerealiseerd, maar pas sinds het begin van de jaren negentig is het onderzocht als een geldige methode voor het beheer van plantenziekten. Het meest profetische vroege artikel over geïnduceerde weerstand werd in 1901 gepubliceerd door Beauverie. GetiteldEssais d'immunization des vegetaux contre des maladies cryptogamiques"of" Testen van de immunisatie van planten tegen schimmelziekten ", betrof Beauverie's onderzoek het toevoegen van een zwak virulente stam van de schimmel Botrytis cinerea aan begonia-planten, en ontdekken dat dit weerstand bood aan meer virulente stammen van de schimmel. Dit onderzoek werd opgevolgd door Chester in 1933, die het eerste algemene concept van plantafweersystemen schetste in zijn publicatie getiteld "Het probleem van verworven fysiologische immuniteit".

Het eerste biochemische bewijs voor geïnduceerde resistentie werd echter in de jaren zestig ontdekt. Joseph Kuc, algemeen beschouwd als de "vader" van onderzoek naar geïnduceerde resistentie, demonstreerde voor het eerst de inductie van systemische resistentie met behulp van het aminozuurderivaat fenylalanine, en het effect ervan op het verlenen van resistentie van appels aan schurftziekte (Venturia inaequalis).

Recent werk en commercialisering van de technologie

Hoewel de aanwezigheid en identificatie van verschillende routes en chemische signalen zijn opgehelderd, zijn wetenschappers nog steeds niet zeker van de mechanismen die betrokken zijn bij veel plantensoorten en veel van hun ziekten of plagen. De resistentiemechanismen die betrokken zijn bij plantenvirussen zijn bijvoorbeeld nog steeds niet goed begrepen.

Er zijn verschillende resistentie-inductoren - plantactivatoren genoemd - op de markt. Actigard^TMV was de eerste resistentie-inducerende chemische stof op de markt in de VS. Het is gemaakt van de chemische benzothiadiazool (BTH) en geregistreerd voor gebruik in veel gewassen, waaronder knoflook, meloenen en tabak.

Een ander product betreft eiwitten die harpijnen worden genoemd. Harpijnen zijn eiwitten geproduceerd door plantpathogenen. Planten worden geactiveerd door de aanwezigheid van harpijnen in een waarschuwingssysteem om weerstandsreacties te activeren. Momenteel is een bedrijf genaamd Rx Green Solutions marketing harpins als een product genaamd Axiom.

Belangrijke voorwaarden om te weten

• fytoalexinen: antimicrobiële eiwitten die zich ophopen in plantencellen na microbiële infectie. Ze verschijnen niet in gezonde weefsels; ze worden alleen gevormd na infectie of letsel.
• Overgevoelige reactie: de snelle reactie van een plant als reactie op een aanval door ziekteverwekkers.