Alarm slaan
Vroege detectie van ziektekiemen kan verspreiding naar de rest van de plant voorkomen. Wetenschappers weten hoe een plant ziektekiemen herkent en begrenzen infecties lokaal. Maar begrijpen minder goed hoe planten deze detectie vertalen in een waarschuwing voor de rest van de plant. Deel van het probleem is het gebrek aan een goede reporter die de dynamiek van dit proces kan laten zien. Nu laten Britse onderzoekers in Nature Plants met behulp van een reporter zien dat het alarmsignaal zich veel sneller door de plant verspreid dan eerst werd gedacht.
Nadat een ziektekiem een blad infecteert stuurt het immuunsysteem een alarmsignaal naar de rest van de plant met de boodschap: bereid voor op een aanval. Met als gevolg dat elk daaropvolgende ziektekiem verwelkomd wordt door het immuunsysteem van de plant in volle aanvalsuitrusting. Geen ziektekiem die daar doorheen komt. Maar hoe snel en via welke signaal moleculen de plant dit alarm activeert is onbekend, al suggereren onderzoekers dat, net zoals bij andere infectie reacties het plant hormoon salicylzuur betrokken kan zijn.
Onverwachte alarmist
Nu, om dit goed te onderzoeken is een goede reporter voor het alarmsignaal nodig. Deze vonden de onderzoekers van de studie in een gen dat ze nu JISS noemen. Door de promoter regio – het gedeelte dat vertelt wanneer een gen actief moet zijn – te koppelen aan luciferase – een gen dat codeert voor een eiwit dat oplicht – konden de onderzoekers zien wanneer en waar JISS was geactiveerd. De onderzoekers toonde met behulp van deze reporter aan dat binnen drie tot vijf uur na een infectie JISS geactiveerd was in de gehele plant. Dit was verrassend snel.
Vervolgens kwam het uitzoeken van waar in het proces van alarm slaan de activatie van JISS past. Daarom gingen de onderzoekers na of het alarm nog steeds afging in een aantal bekende verdedigingsmutanten. In alle geteste mutanten ging het alarmsignaal nog steeds af. Wat suggereert dat het alarm dat JISS activeert vroeg voor de andere, al bekende, verdediging komt.
Hierna gingen de onderzoekers na welk signaal molecuul dit vroege ziektekiem alarm slaat. Verrassend genoeg bleek dit niet het plant hormoon salicylzuur of een molecuul gerelateerd aan salicylzuur te zijn. Tegen de verwachtingen in activeert het plant hormoon jasmijnzuur het alarm. Om dit te bevestigen gebruikte de onderzoekers mutanten die geen jasmijnzuur konden maken of detecteren. In deze mutanten reisde het JISS-reporter signaal niet, en was de plant niet voorbereid op een volgende infectie.
Calcium nodig voor alarm
Om het alarmsignaal te vinden gingen de onderzoekers na ze een elektrisch signaal konden waarnemen. Door electroden aan verschillende bladeren vast te maken zagen de onderzoekers na infectie een duidelijk elektrisch signaal in het geïnfecteerde blad, gevolgd door een signaal in de aangrenzende bladeren en vervolgens een zwak signaal in een meer afgelegen blad. Dit elektrisch signaal was afwezig in mutanten die geen jasmijnzuur konden maken of detecteren.
De onderzoekers verwachte dat de bron van dit elektrisch signaal calcium was. Dit testte ze door calcium te blokkeren. In planten waar calcium geblokkeerd was reisde na een infectie het JISS-signaal niet door de plant. Wat aangeeft dat calcium nodig is voor het verspreiden van het alarm.
Dus, binnen uren na de detectie van ziektekiemen, nog voordat uitwendige kenmerken zichtbaar zijn, is de hele plant beschermt via dit door jasmijnzuur geactiveerde en door calcium gefaciliteerde alarmsignaal.
Literatuur
Gaikwad, T., Breen, S., Breeze, E. et al. Rapid local and systemic jasmonate signalling drives the initiation and establishment of plant systemic immunity. Nat. Plants12, 152–163 (2026). https://doi.org/10.1038/s41477-025-02178-4
Plant en Zo 