Wetenschap - 1 januari 1970

Afweer tomaat lijkt op dierlijk immuunsysteem

De manier waarop planten ziekteverwekkers herkennen en hun verdediging inschakelen, is op moleculair niveau ingewikkelder geregeld dan werd aangenomen. Deze week publiceren Wageningse en Britse fytopathologen op de website van Science een artikel over de moleculaire schimmel-tomaatinteracties die een ‘doorbraak in het resistentieonderzoek’ markeren.

De doorbraak zit volgens moleculaire fytopatholoog prof. Pierre de Wit vooral in het inzicht dat de gen-om-gen-interactie tussen plant en ziekteverwekker zelden leidt tot directe interacties tussen eiwitten die door deze genen gecodeerd worden. ‘Directe interactie is eerder uitzondering zijn dan regel. Jarenlang dachten we dat de resistentie van een plant geregeld is via een relatief simpel sleutel- en slotmodel. De ziekteverwekker geeft een signaaleiwit af dat precies past bij een resistentie-eiwit van de plant. Als die eiwitten binden wordt het afweersysteem van de plant in werking gesteld, zo was de gedachte. Nu hebben we kunnen aantonen dat er behalve een slot ook nog een alarmsysteem op de deur zit, dat al aanslaat als er aan het slot gemorreld wordt. Uiteindelijk bepaalt de complexe interactie tussen die drie eiwitten of het afweersysteem van de plant wordt geactiveerd’, aldus De Wit.
Een vergelijkbare ménage à trois was door andere onderzoekers al eerder gevonden bij een bacteriële ziekteverwekker en de modelplant Arabidopsis of zandraket. De interactie vindt daarbij plaats in de cel vlak tegen de binnenkant van het plasmamembraan. Een zestal onderzoekers van het John Innes Centre in Norwich en het Wageningse Laboratorium voor Fytopathologie heeft nu bewijzen gevonden voor zo’n driehoeksverhouding bij de schimmel Cladosporium fulvum en de tomaat. Alleen speelt de moleculaire interactie zich hierbij af aan de buitenkant van de tomatencel. De bevinding wordt deze week gepubliceerd op Science Express, de website van het gezaghebbende tijdschrift Science, en wordt in de papieren versie van het blad in perspectief gezet middels een soort redactioneel commentaar.
De Wageningse fytopathologen doen al lange tijd onderzoek aan de moleculaire interacties tussen Cladosporium fulvum, de veroorzaker van de bladvlekkenziekte en de tomaat. Hierover publiceerden ze een aantal jaren geleden ook al in Nature. Bepaalde tomatenrassen kunnen zich tegen de schimmelziekte verdedigen door een opmerkelijk afweermechanisme: op de plaats waar de schimmel het blad tracht binnen te dringen sterft een aantal cellen van de plant zeer snel af. Deze zogeheten overgevoeligheidsreactie heeft tot gevolg dat met de plantencellen ook de ziekteverwekker te gronde gaat.
In resistente tomaten wordt deze reactie ingeschakeld zodra de plant de binnendringende schimmel aan bepaalde signaalstoffen herkent. Deze signaalstoffen zijn het product van avirulentiegenen (Avr-genen) van de schimmel. Terwijl de receptoren die de signaalstoffen herkennen het product zijn van de resistentiegenen (Cf-genen) in de plant. Inmiddels zijn reeds een achttal Avr-genen en een viertal van zulke gen-om-gen-combinaties geïdentificeerd.
In de resistentieveredeling moet voortaan vaker rekening gehouden worden met de complexe rol van bewakergenen en hun bewaakte doelen, denkt De Wit. ‘Hoe meer we ons verdiepen in de afweer van planten, hoe meer die eigenlijk blijkt te lijken op het complexe immuunsysteem zoals we dat ook bij mensen en dieren zien’. / GvM

Re:ageer