Vorig jaar ontdekte een onderzoeksteam van Wageningen University & Research dat de cellen van Phytophthora infestans (aardappelziekte) de plant aanvallen door de huid van de gastheer open te snijden om binnen te dringen. Maar hoe deze microscopische aanvallers hun wapens slijpen, was nog niet bekend. Dit mysterie is nu ontrafeld. De bevindingen van het multidisciplinaire onderzoeksteam zijn gepresenteerd in het tijdschrift Science Advances.
Phytophthora is een groep micro-organismen die vernietigende plantenziekten veroorzaakt in diverse gewassen, waaronder tomaat, aardappel, pepers en cacao. Het meest beruchte familielid is Phytophthora infestans, verantwoordelijk dus voor de zogeheten aardappelziekte. Het lift mee met waterdruppels en op het moment dat de schimmel op een blad landt, treedt er een ingenieus mechanisme in werking. De eencellige waterschimmel beschikt over een intern skelet in de buisvormige structuur die als aanvalswapen dient. De onderzoekers hebben gevonden dat dit celskelet, gevormd uit draadvormige eiwitten, in no time – binnen tien seconden – de aanraking met de plant kan waarnemen en kan voelen hoe krachtig de tegendruk van het plantenweefsel is. Op basis van deze informatie hergroepeert de cel zijn eiwitten tot een soort ninja-mes met een scherpe punt, waarmee hij het blad opensnijdt.
Zelfslijpend mes
Alsof dat niet al bijzonder genoeg is, zorgt dit mechanisme, dat de onderzoekers een mechanostaat noemen, er ook voor dat het uiteinde van de buis steeds exact even scherp blijft, als een zelfslijpend mes. Doordat het mes eigenlijk uit eenzelfde soort materiaal bestaat als het plantenweefsel, zou het immers snel bot worden. Door aan het uiteinde van de buis steeds krachtigere kabels van eiwitten te vormen, zorgt de mechanostaat ervoor dat het mes gedurende het snijden steeds scherp genoeg blijft. Hoe scherp het moet zijn, baseert de mechanostaat dus op de druk die hij ervaart.
Een multidisciplinair team onder leiding van hoogleraar Joris Sprakel van het Laboratorium voor Biochemie, samen met dr. Tijs Ketelaar en prof. Francine Govers, heeft dit fascinerende proces blootgelegd. Sprakel: "Dit is een prachtig voorbeeld van de elegantie waarmee de natuur mechanische processen regelt. Deze micro-organismen hebben uiteraard geen zenuwstelsel waarmee ze aanraking kunnen waarnemen. De tastzin moet dus geprogrammeerd zijn in de moleculen van het cytoskelet."
Nieuwe vormen van bestrijding
Nu duidelijk is hoe Phytophthora het ziekteproces in de aardappelplant begint, kan worden gewerkt aan nieuwe vormen van bestrijding. De wetenschappers denken inmiddels ook te weten welk eiwit deze mechanische oorlogsvoering van de ziekmakende cellen mogelijk maakt. Sprakel: "Het meest interessante hieraan is dat dit eiwit wel voorkomt in de ziekteverwekkers, maar niet in planten. Dit maakt het dus een ideaal doelwit voor bestrijding." Een nieuw onderzoeksproject om dit verder te bestuderen gaat binnenkort van start.
Bron: WUR