Back to chapter

36.8:

Verdediging tegen ziekteverwekkers en planteneters

JoVE Core
Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Biology
Defenses Against Pathogens and Herbivores

Languages

Share

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.

36.8:

Verdediging tegen ziekteverwekkers en planteneters

Planten vormen een rijke bron van voedingsstoffen voor veel organismen, waardoor het een doelwit is voor herbivoren en infectieuze agentia. Planten hebben, hoewel ze geen goed immuunsysteem hebben, een reeks constitutieve en induceerbare afweermechanismen ontwikkeld om deze aanvallen af te weren.

Mechanische afweer vormt de eerste verdedigingslinie in planten. De dikke barrière gevormd door de schors beschermt planten tegen herbivoren. Harde schilen, gemodificeerde takken zoals doornen en gemodificeerde bladeren zoals stekels kunnen herbivoren ook ontmoedigen om op planten te azen. Andere fysieke barrières zoals de wasachtige cuticula, epidermis, celwand en trichomen kunnen de invasie van verschillende pathogenen helpen tegengaan.

Planten nemen ook hun toevlucht tot de productie van chemicaliën of organische verbindingen in de vorm van secundaire metabolieten zoals terpenen, fenolen, glycosiden en alkaloïden, ter verdediging tegen zowel herbivoren als pathogenen. Veel secundaire metabolieten zijn giftig en dodelijk voor andere organismen. Sommige specifieke metabolieten kunnen roofdieren afstoten met giftige geuren, afstotende smaken of allergene eigenschappen.

Planten produceren ook eiwitten en enzymen die specifieke pathogeen-eiwitten of pathogene enzymen remmen door bindingplaatsen te blokkeren of enzymconformaties te veranderen. Eiwitten zoals defensines, lectines, amylase- en proteïnaseremmers worden in aanzienlijke hoeveelheden geproduceerd tijdens een pathogeenaanval en worden geactiveerd om de invasie effectief te remmen.

Bovendien kunnen planten ook een mechanisme van systemische verworven resistentie ontwikkelen nadat ze plaatselijk zijn blootgesteld aan een pathogeen, wat analoog aan is het aangeboren immuunsysteem bij dieren. Dit mechanisme stelt planten in staat de aanwezigheid van ziekteverwekkers waar te nemen en afweerreacties op pathogeenaanvallen te activeren.

Suggested Reading

Conrath, Uwe. “Systemic Acquired Resistance.” Plant Signaling and Behavior 1, no. 4 (2006): 179–84. [Source]

Freeman, Brian C, and Beattie, Gwyn A,. “An Overview of Plant Defenses against Pathogens and Herbivores.” Overview of Plant Defenses. The American Phytopathological Society. Accessed February 6, 2020. [Source]