UV-pigmentatie, niet alleen voor de bijen

UV-pigmentatie, niet alleen voor de bijen

Bloemen hebben een grote verscheidenheid in kleuren en vormen. Dit gaat verder dan wat wij kunnen zien. Ook in de voor ons onzichtbare ultraviolette pigmentatie tonen bloemen een grote verscheidenheid. Zo hebben bloembladeren van zonnebloemen UV absorberende pigmenten. Deze pigmenten kunnen zich bijvoorbeeld alleen in de voet van de bloembladeren zitten, en zo een kleine UV absorberende cirkel vormen. Maar kunnen ook overal in de bloembladeren zitten, resulterend in een grote UV absorberende cirkel. Of ergens hiertussen in. Onderzoekers uit Canada onderzochte waar dit verschil in UV-pigmentatie vandaan kwam.

In tegenstelling tot wat ze verwachten waren de bestuivers niet verantwoordelijk. Die hebben een sterke voorkeur voor bloemen met een middelgrote tot grote UV absorberende ring. Als alleen insecten het voor het zeggen hadden, dan waren er geen bloemen geweest met een kleine UV absorberende cirkel.

Twee andere dingen beïnvloeden UV-pigmentatie. Het eerste was de omgevingstemperatuur. Hoe lager de gemiddelde temperatuur hoe groter de UV absorberende cirkel. Een grotere UV absorberende oppervlakte warmt sneller op, en bijen houden van warme bloemen.

Ten tweede was de relatieve luchtvochtigheid van belang. Bij een lage luchtvochtigheid vindt er meer verdamping plaats en verliest een plant meer water. Iets wat de plant niet wil. Een van de stoffen die de plant helpt beschermen tegen droogte stress zijn UV absorberende pigmenten. Daarom is er met een grotere UV absorberende oppervlakte minder verwelking.

Dus al maken bijen en andere bestuivers voor hun landing op bloemen handig gebruik van de UV absorberende pigmenten. Zonnebloemen maken ze in eerste instantie om hun temperatuur en verdamping te reguleren. Dat de bijen ze handig vinden is bijzaak.

Literatuur

Todesco M, Bercovich N, Kim A, Imerovski I, Owens GL, Dorado Ruiz Ó, Holalu SV, Madilao LL, Jahani M, Légaré JS, Blackman BK, Rieseberg LH. (2022) Genetic basis and dual adaptive role of floral pigmentation in sunflowers. eLife 11:e72072. doi: 10.7554/eLife.72072

Laurich J, O’Brien AM. (2022) Plants: Why do sunflowers have invisible colors? eLife 2022;11:e76105 doi: 10.7554/eLife.76105

How to help plants with their defence

How to help plants with their defence

Aphids are one of the many insects that are a pest to plants. They eat by sucking up plant juices. In the process they can transfer plant pathogens. On top of that, they also reproduce supper quickly. Making them a real pest. One, farmers don’t like to have on their crops. A farmer can use pesticides in their fight against aphids, but he can also help the plant to induce its own defence system.

Plants have their own ways to deal with hungry insects. They make sure they are not tasty. They produce substances that make those insects less successful, or even kill them. And they sent out volatiles, fragrances, to attract insect eating insects, for example predatory wasps.

Researchers like to know how to use the plant defence system to protect crops against insects. Studies on this using the model plant Arabidopsis showed that plants treated with the defence inducer cis-jasmone are avoided by aphids and attract predatory insects. Researchers from the UK now tested if this also holds for 5 brassica species.

The brassica plants treated with cis-jasmone attracted less aphids, and these aphids produced less offspring. Moreover, plants treated with cis-jasmone also attracted more predatory wasps. These predatory wasps use aphids as food for their offspring. Together this keeps the aphid population in control and so limit the damage to the plants.

The researchers also analysed if cis-jasmone affects the volatiles excreted by the plant. They noticed that all studied brassica species excrete more volatiles after being treated with cis-jasmone. And that the composition of those volatiles was different between treated and untreated plants. With aphids preferring the volatiles of untreated plants.

Treatment of brassicas with cis-jasmone induces the type of plant defence mechanism needed to treat an aphid plague. The researchers showed that cis-jasmone can be a useful tool in the war against aphids. It is, however, still essential to find out the best way how a farmer can use this tool for protecting crops against aphids.

Literature

Ali, J., Covaci, A.D., Roberts, J.M., Sobhy, I.S., Kirk, W.D. and Bruce, T.J. (2021) Effects of cis-jasmone treatment of Brassicas on interactions with Myzus persicae aphids and their parasitoid Diaeretiella rapae. Frontiers in Plant Science, 12, p.711896. doi: 10.3389/fpls.2021.711896

Hoe planten te helpen met hun verdediging

Hoe planten te helpen met hun verdediging

Bladluizen leven van plantensappen, onttrekken voedingstoffen uit de plant. Brengen ziekteverwekkers over. En bovendien vermenigvuldigen die bladluizen zich ook nog eens razendsnel. Een echte plaag dus. Eentje die de boer niet tussen z’n gewassen wil hebben. Nu kan deze bladluizen bestrijden met insecticiden, maar hij kan de plant ook een handje helpen met het opschroeven van het verdedigingsmechanisme van de plant.

Planten hebben namelijk zo hun eigen manieren om vraatzuchtige insecten te lijf te gaan. Ze zorgen ervoor dat ze niet lekker smaken. Maken stoffen aan die insecten minder succesvol maken of doden. En geven vluchtig stoffen af die insectenetende insecten, zoals sluipwespen, aantrekken.

Onderzoekers willen weten hoe ze de natuurlijke verdediging van de planten kunnen inzetten om gewassen beter te beschermen tegen insecten. Onderzoek hierna met de model plant Arabidopsis liet zien dat de verdedigingsactiveerder cis-jasmone bladluizen wegjoeg en roof insecten aantrok. Onderzoekers uit het Verenigd Koninkrijk hebben nu getest of dit in 5 kool gewassen ook zo is.

Op koolplanten die behandeld waren met cis-jasmone zaten minder bladluizen, en kregen de bladluizen minder nakomelingen. Niet alleen dat, ook trokken cis-jasmone behandelde planten meer sluipwespen aan. De sluipwespen gebruiken bladluizen als voedsel voor hun nageslacht. Dit samen zorgt ervoor dat de bladluizen populatie onder controle blijft en dat de schade aan de planten beperkt is.

De onderzoekers onderzochten ook of cis-jasmone de samenstelling van de door de plant uitgestoten vluchtige stoffen veranderde. Hierbij zagen ze dat alle onderzochte kool gewassen meer vluchtige stoffen afgeven wanneer ze met cis-jasmone zijn behandeld. Ook was de samenstelling van de vluchtig stoffen van behandelde planten anders dan die van onbehandelde planten. Waarbij bladluizen de voorkeur gaven aan de vluchtige stoffen van de onbehandelde planten.

Behandeling van koolplanten met cis-jasmone activeert dus het verdedigingsmechanisme van de plant dat nodig is voor het bestrijden van een bladluizen plaag. De onderzoekers toonde aan dat cis-jasmone een handig hulpmiddel bij de bestrijding van bladluizen kan zijn. Het is echter essentieel om uit te zoeken hoe de boer het effectief kan gebruiken om bladluizen te bestrijden bij z’n gewassen.

Literatuur

Ali, J., Covaci, A.D., Roberts, J.M., Sobhy, I.S., Kirk, W.D. and Bruce, T.J. (2021) Effects of cis-jasmone treatment of Brassicas on interactions with Myzus persicae aphids and their parasitoid Diaeretiella rapae. Frontiers in Plant Science, 12, p.711896. doi: 10.3389/fpls.2021.711896

A new way to make a plant immune

A new way to make a plant immune

Just like people plants come across pathogens. In contrast to humans, plants do not have an adaptable immune system that comes up with a way to deal with each new virus, bacteria or fungus. A plant either recognises an intruder or it does not. This recognition is done by specific receptors that recognise pathogens. When a plant has the correct receptor to recognise the intruder, it sounds alarm quickly, and the intruder is stopped. Without a receptor to recognise them, a virus, bacteria or fungus has unlimited access to the plant.

Up to now plant breeders have relatively few tools to equip a plant with the needed immune receptors. One method is to cross the plant with a relative that already has the wanted immune receptor. Another is to adapt, to tweak, the immune receptor. So far, this tweaking occurs by making small changes in the pathogen-recognition part of the immune receptor. Leading to the detection of a slightly different pathogen than it did before. Now researchers from the UK showed a different method, with which they can adapt the immune receptor for each potential intruder.

The researches make use of the adaptable immune system of animals. This they target with making antibodies against the plant-pathogens. Just like every other antibody, these antibodies have a specific and an unspecific part. The scientist took the specific part of the antibody and used this to replace the pathogen-recognition part of the plant immune receptor. This resulted in an immune receptor that recognises the plant pathogen.

To test if it was working, the scientists made an immune receptor that recognises a florescent protein. After inserting this florescent protein-recognising immune receptor in the plant, they gave fluorescent proteins to the plant. An immune response in the form of cell death was observed on the site of the fluorescent protein application. In addition, application of a virus that also makes fluorescent proteins resulted in cell death without any spread of the virus.

This gives plant breeders a promising tool to equip plants with resistance against pathogens. Two things we should not forget though. Firstly, even with the possibility to precisely adapt immune receptors, it still takes at least 5-10 years before a farmer can grow these resistant crops. And secondly, to get the aimed for immune receptors into the plant, genetic modification is used. This is not accepted everywhere without restrictions.

Literature

Kourelis, J., Marchal, M., Kamoun, S. (2021) NLR immune receptor-nanobody fusions confer plant disease resistance. bioRxiv preprint doi: https://doi.org/10.1101/2021.10.24.465418