Bescherming tegen ziekteverwekkers en herbivoren

Planten kunnen niet vluchten voor een aanval van bijvoorbeeld planteneters of pathogenen. Toch leven we in een groene wereld. Welke verdediging hebben planten geëvolueerd tegen deze aanvallen? De stevige lagen van de epidermis en andere structurele verdedigingen, zoals haren en doornen, ontmoedigen plantenetende dieren, ook wel herbivoren genoemd.

Als pathogenen zoals bacteriën structurele verdedigingen doorstaan, gaan planten over op een andersoortige verdediging. Membraangebonden receptoren herkennen moleculaire patronen die de aanwezigheid van een pathogeen signaleren. Zo herkennen planten het eiwit flagelline, uniek voor bacteriën.

De herkenning van flagelline triggert een signaalcascase in plantencellen die leidt tot diverse immuunreacties, zoals het sluiten van stomata, de productie van antimicrobiële chemicaliën en versteviging van de celwand. Sommige pathogenen zijn geëvolueerd om deze verdedigingsmechanismen van de plant te overwinnen door injectie van effectormoleculen die de immuunresponse verstoren. Daartegen evolueerden sommige plantensoorten eiwitten die deze moleculen uiterst specifiek waarnemen.

Resistentie-eiwitten induceren een signaalcascade die vaak resulteert in de expressie van genen gerelateerd aan de pathogenese. De waarneming van effector- moleculen van pathogenen of weefselschade kan ook geïnduceerde geprogrammeerde celdood induceren, ook wel de hypergevoelige respons, nabij de plaats van ontsteking. De hypergevoelige respons beperkt snel de verspreiding van pathogenen door structurele veranderingen in de celwand te induceren, alsook systemische verworven resistentie.

Systemische verworven resistentie is een langetermijnverdediging tegen pathogenen in delen van de plant ver weg van de plaats van ontsteking. Aanval door herbivoren wekt vaak een chemische plantverdediging op die de spijsvertering verstoort of de huid van de herbivoor negatief beïnvloedt. Als indirecte verdediging kunnen planten vluchtige stoffen vrijgeven die een parasiet aantrekken, die de herbivoor uiteindelijk doodt.