Wetenschap - 7 maart 2002

Natuur heeft plaats voor parasitaire klungels en doetjes van planten

Natuur heeft plaats voor parasitaire klungels en doetjes van planten

Genetische wapenwedloop blijkt minder hard dan gedacht

"Parasieten ontwikkelen continu nieuwe manieren om het afweersysteem van planten te doorbreken", zegt dr Renier van der Hoorn. "En planten proberen zich daartegen te verdedigen. We hebben die wisselwerking altijd gezien als een genetische wapenwedloop." Dat beeld is aan herziening toe, schrijft de fytopatholoog samen met dr Matthieu Joosten en prof. Pierre de Wit in Trends in Plant Science.

Tot voor kort dachten wetenschappers dat parasieten en planten voortdurend proberen elkaar de loef af te steken: planten verdedigen zich met hun resistentiegenen tegen parasieten, maar die ontwikkelen telkens weer andere manieren om de resistentiegenen te omzeilen. Zodra de parasiet daarin slaagt en het resistentiegen is doorbroken heeft het gen geen nut meer. Het verdwijnt. En de plantensoort ook, als die tenminste niet op tijd een nieuw resistentiegen ontwikkelt.

Uit genetisch onderzoek blijkt echter dat resistentiegenen in de natuur zo duurzaam zijn als discohits uit de jaren zeventig. Ook als ze achterhaald zijn, blijven ze populair. "Met 'duurzaam' bedoel ik niet dat parasieten er niet in slagen het gen te doorbreken", aldus Van der Hoorn. "Want dat gebeurt aan de lopende band. Maar ook als parasieten er in zijn geslaagd een resistentiegen te omzeilen, blijft het in de populatie. Soms is het er zelfs nog als de plant is ge?volueerd tot een andere soort."

Ook de resistentiegenen zelf werken anders dan wetenschappers dachten. Het zijn geen sensoren die in de gaten houden of ziektekiemen het organisme binnendringen. Volgens recente wetenschappelijke inzichten houden resistentiegenen niet de indringers, maar het functioneren van het eigen organisme in de gaten. Aan veranderingen in de stofwisseling zien ze of parasieten in de cellen actief zijn.

"Ik vergelijk een plant wel eens met een eettafel met verschillende gerechten", zegt Van der Hoorn. "Parasieten nemen plaats aan tafel en eten van de vetten, de suikers en de eiwitten. Resistentiegenen kijken niet naar wie er aan tafel zit, maar naar de hoeveelheid vetten, suikers en eiwitten. Voor elke voedingsstof kan een plant een resistentiegen hebben, dat alarm slaat als de hoeveelheid sneller afneemt dan eigenlijk zou moeten."

Alarminstallatie

Parasieten die resistentiegenen doorbreken, laten aan de eettafel een bepaald gerecht staan. Ze slaan bijvoorbeeld de suikers over. "Daarmee verhogen ze hun kansen ten opzichte van parasieten die wel suikers eten", aldus Van der Hoorn. "Maar in planten zonder resistentiegenen zijn ze in het nadeel. Omdat ze geen suikers eten, groeien ze minder hard dan parasieten die wel alles eten wat op tafel staat." Dat is de prijs die parasieten moeten betalen om resistentiegenen te doorbreken.

In de natuur maken planten handig gebruik van de concurrentie tussen hun parasieten. Iedere wilde plantensoort heeft tientallen verschillende resistentiegenen die verspreid in de natuurlijke populatie voorkomen. Planten met resistentiegen A leven naast planten zonder dat gen. Hoe vaak het gen voorkomt, hangt af van het aantal keren dat parasieten het doorbreken. Naarmate dat vaker gebeurt, is het gen minder nuttig en komt het dus minder vaak voor. In planten zonder het resistentiegen hebben de parasieten echter geen natuurlijk voordeel op hun collega's. Ze leggen het af tegen hun concurrenten die geen moeite doen om de alarminstallaties van de plant te ontwijken, en zich tegoed doen aan alle grondstoffen van de plant. Als dat is gebeurd en de parasiet met het suikervrije dieet is verdrongen, wordt het voor de plant weer voordelig om het doorbroken resistentiegen te hebben.

"Je ziet in de natuur dus geen wapenwedloop maar cycli", zegt de fytopatholoog. "Resistentiegenen bezwijken, maar keren terug. Parasieten ontwikkelen manieren om de verdediging van hun gastheren te omzeilen, maar raken die weer kwijt. Je ziet een voortdurende recycling van genetisch materiaal."

Landbouwgewassen

Het spel tussen planten en hun microbi?le belagers is dus complexer, maar vooral ook minder hard dan wetenschappers tot voor kort dachten. Het beeld van een snoeiharde Darwinistische genetische wapenwedloop, waarin steeds gemenere ziektekiemen steeds sterkere planten naar het leven staan, maakt plaats voor een natuurbeeld waarin ook plaats is voor botanische lulletjes rozenwater en parasitaire klungels.

Dat we de strijd tussen planten en parasieten jarenlang door een donkere bril hebben bekeken, komt doordat onze kennis vooral afkomstig is van de landbouw, verklaart Van der Hoorn. "In de landbouw bestaat de wapenwedloop wel. In landbouwgebieden vind je monocultures met allemaal dezelfde resistentiegenen. Als een parasiet in zo'n omgeving een resistentiegen doorbreekt, zijn de gevolgen dramatischer dan in de natuur. Boeren moeten dan een gewas met nieuwe resistentiegenen introduceren, zodat de cyclus zich kan herhalen."

Het zoeken naar steeds effectievere resistentiegenen is dan ook niet d? manier om plagen en ziekten onder controle te houden. Beter is het om gemengde landbouwgewassen te gebruiken, een vari?teit van rassen m?t en zonder resistentiegenen, zodat parasieten die resistentiegenen doorbreken altijd concurrentie hebben van parasieten die dat niet doen. "In China hebben boeren grote stukken van hun areaal ingezaaid met zo'n mix van rijstvari?teiten", zegt Van der Hoorn. "En dat werkt."

Willem Koert

Re:ageer