Sluiting van de achterdeur
Fusarium is een grote bedreiging voor de agricultuur. Waarbij resistentie alleen tijdelijk respijt kan geven. Nu laten Amsterdamse onderzoekers weten in Plant Biotechnology Journal dat ze een manier hebben gevonden waarmee planten hun vatbaarheid voor Fusarium kwijtraken.
De grondschimmel Fusarium infecteert veel gewassen zoals tomaten, komkommer en bananen planten. Na besmetting is er frustrerend genoeg niks dat een boer kan doen om z’n gewas te redden. En wat het nog erger maakt is dat de schimmels onzichtbare sporen met ons mee reizen.
Er zijn eigenlijk maar twee manieren voor een gewas om met Fusarium om te gaan. Door of resistent of niet vatbaar te zijn. Voor de eerste is de plant afhankelijk van de aanwezigheid van resistentie genen die de verdediging aanschakelen na het opmerken van Fusarium. Terwijl voor het tweede de plant afhankelijk is van de afwezigheid van vatbaarheidsgenen. Deze zorgen voor een achterdeur waardoor de schimmel naar binnen kan glippen. En alhoewel resistentie goed is, kan een schimmel deze ook makkelijk overkomen. Waardoor de afwezigheid van vatbaarheidsgenen een betere optie is.
Om de vatbaarheidsgenen die de plant vatbaar maken te vinden gingen de onderzoekers vissen. Als aas gebruikte ze een Fusarium eiwit, SIX8, dit eiwit functioneert waarschijnlijk als een sleutel voor de achterdeur. Hiermee vingen ze een eiwit TOPLESS genaamd. Een eiwit dat de plant gebruikt om genexpressie mee te reguleren.
Door het sluiten van de achterdeur verliezen planten hun vatbaarheid
Om zeker te zijn dat de interactie tussen TOPLESS en SIX8 daadwerkelijk in de cel plaats vindt voorzagen ze de eiwitten van een half fluorescerend vlaggetje. Vond er interactie plaats dan combineerde de halve vlaggetjes tot een heel fluorescent eiwit dat oplicht. Toen ze door de microscoop keken, zagen wanneer beide eiwitten aanwezig waren een fluorescent signaal oplichten. Daarnaast wisten de eiwitten ook in gist elkaar te vinden.
Nu was natuurlijk de vraag of TOPLESS ook inderdaad als achterdeur voor de schimmel fungeert. Om dit te testen schakelde de onderzoekers TOPLESS uit in tomaten planten. Vervolgens infecteerde ze deze planten met fusarium. Wanneer de planten een geïnactiveerde vorm van TOPLESS bevatte, dan raakte minder besmet met de schimmel, maar deden het niet zo goed als een resistente tomaat. Maar had de plant echter twee geïnactiveerde TOPLESS eiwitten, dan deden de planten het even goed als de resistente tomaten variant. Ze raakte niet geïnfecteerd.
Omdat TOPLESS in de plant zich bezighoud met renregulatie waren de onderzoekers bezorgt over de impact op de ontwikkeling. Maar bij observatie van hoe de planten groeide en ontwikkelde, zagen de onderzoekers alleen een grotere bloemen en afname van het aantal zaden.
TOPLESS genen zijn wijdverspreid door het plantenrijk. Om te testen of ze ook andere soorten onvatbaar voor fusarium konden maken, herhaalde de onderzoekers deze studie met Arabidopsis (zandraket) planten. Hierbij zagen ze dat wanneer ze twee met SIX8 bindende TOPLESS eiwitten uitschakelde in Arabidopsis ook deze planten hun vaatbaarheid voor fusarium verloren.
Door het sluiten van de TOPLESS achterdeur raken planten hun vatbaarheid voor fusarium kwijt. Dit onderzoek geeft planten veredelaars een nieuw wapen in de strijd tegen fusarium.
Literatuur
Aalders, T.R., de Sain, M., Gawehns, F., Oudejans, N., Jak, Y.D., Dekker, H.L., Rep, M., van den Burg, H.A. and Takken, F.L.W. (2023), Specific members of the TOPLESS family are susceptibility genes for Fusarium wilt in tomato and Arabidopsis. Plant Biotechnol. J. https://doi.org/10.1111/pbi.14183
Plant en Zo 