Wetenschap - 24 oktober 1996

Het elektrisch penetratiegram

Het elektrisch penetratiegram

Het Gerei

De bladluis is bij Entomologie onderdeel van een meetinstrument dat registreert wanneer het insect de sappen van een plant aanprikt. De gegevens worden vastgelegd in een elektrisch penetratiegram (EPG), vergelijkbaar met een elektro-cardiogram. Het onderzoek levert allerlei uiteenlopende gegevens op, bijvoorbeeld over resistentie en virusoverdracht.


Zelfpenetrerende micro-elektroden, die spanningsverschillen meten." Zo omschrijft Freddy Tjallingii, universitair hoofddocent bij de vakgroep Entomologie, de bladluizen die hij gebruikt in zijn EPG-onderzoek. De techniek is in de jaren zestig in de VS ontwikkeld. Tjallingii en zijn collega's namen halverwege de jaren zeventig de techniek over en verbeterden haar. Wij ontdekten al snel dat we met een simpelere techniek zeer gedetailleerde informatie konden krijgen."

Op een frisgroene plant zit een bladluis. Ze is via een op haar rug geplakt gouddraadje, een 0,02 millimeter dikke stroomdraad, verbonden met een elektronisch meetcircuit. Aan het andere einde van het meetcircuit zit een elektrode die in de potgrond van de plant wordt gestoken.

Zet eentiende Volt op de stroomdraad. Niets aan de hand. Tot het moment dat de bladluis haar stiletten - vier sprieten die samen een soort injectienaald vormen - in de plant steekt. Dan wordt het meetcircuit gesloten. De spanning in het meetpunt van het circuit varieert, afhankelijk van wat de bladluis precies doet. De geregistreerde fluctuaties vormen het elektrisch penetratiegram.

De bladluis kan vrij bewegen tijdens de meting, die meestal een uur of acht duurt. Tjallingii: Tijdens de langere experimenten, van maximaal tien dagen, krijgen ze zelfs jongen." Om de vrijheid te waarborgen, moet het draadje zo dun en flexibel mogelijk zijn. Goud voldoet aan die voorwaarden en roest niet.

De bladluis zoekt het floeem, het voedselkanaal waarin de plant voedsel - suikers en aminozuren - vervoert." Tjallingii laat een EPG zien, een lange reep papier waarop een pen de bergen en dalen van de spanningsontwikkeling in de tijd heeft vastgelegd. We onderscheiden drie fasen. Het pad, de xyleemfase en de floeemfase. Het pad is de beweging van A naar B. De stiletten bewegen door de plant en prikken links en rechts cellen aan. Deze bladluis heeft in het begin drie van die korte puncties gedaan. Dat is te zien aan een plotselinge dip, als het spanningsverschil tussen de binnenkant en de buitenkant van de aangeprikte cel wordt geregistreerd. In de xyleemfase heeft de bladluis vervolgens de dode houtvaten gevonden die het water door de plant transporteren. Daar drinkt de bladluis. Na de xyleemfase volgt weer een stuk pad, waarin deze bladluis verder zoekt, totdat ze het floeem heeft gevonden. Daar hoeft ze alleen maar haar stiletten in te prikken. De plant zet
het sap onder zoveel druk dat de bladluis zich passief kan laten vollopen."

De achtergrond van het onderzoek is de vraag hoe de relatie tussen bladluis en plant in elkaar zit. De bladluis is een monofaag, een buitengewoon kieskeurige eter. Ze gaat liever dood van de honger dan dat ze eet bij de verkeerde plant." Zo heeft elk van de circa zeshonderd Nederlandse bladluizensoorten een eigen voorkeur. De meeste planten zijn resistent tegen de meeste bladluizen. Maar waarom is de ene plant vatbaar voor de ene bladluizensoort en de andere resistent? We doen resistentieonderzoek bij een slasoort die de plantenveredelaars hier veredeld hebben. Ze hebben de resistentie tegen een belangrijke bladluis van een wilde plant overgebracht op een cultuurplant. Dat was voor ons een kans om te onderzoeken in welke specifieke factor de resistentie precies zit. Zit het in het sap, is het de structuur van het blad of de chemische samenstelling van de plant? Met EPG's ontdekten we dat die factor inderdaad gelokaliseerd is in het voedingskanaal van de plan
t, niet daarvoor. De EPG's van bladluizen op vatbare en op resistente sla zien er namelijk precies hetzelfde uit, tot het moment dat ze het floeem aanprikken."

Nu doen we chemisch vervolgonderzoek. We laten bladluizen steeds kiezen uit fragmentjes van het sap. De resistentie is inmiddels gelokaliseerd in minder dan een procent van het sap."

De bladluis verspreidt schadelijke plantenvirussen via het speeksel dat zij door haar stiletten afscheidt. Met radioactief gemaakte bladluizen was al achterhaald op welk moment de bladluis speeksel achterlaat. Door een bladluis over te zetten van een zieke naar een gezonde plant is via een EPG na te gaan in welke fase een virus wordt overgedragen. In de padfase draagt ze alleen virussen over met een korte overlevingsduur in de bladluis; virussen die lang in de bladluis overleven worden overgedragen in de floeemfase. Via onze experimenten ontdekten we de grondpatronen van de stilettenpenetratie. Deze kennis en de EPG-techniek passen ook steeds meer andere wetenschappers toe in hun eigen onderzoek."

Re:ageer