Deze parasitaire klimplant heeft vampierentrekjes, maar is ook nuttig

woensdag 11 oktober 2017

Planten communiceren in stilte, overal om ons heen. Sommige kunnen parasitaire klimplanten gebruiken als communicatiekabels.

Bepaalde soorten van het warkruidgeslacht kunnen van meerdere gastheren stoffen aftappen. Dat veroorzaakt schade, maar in ruil verlenen ze botanische draden waardoor gastheerplanten waardevolle informatie kunnen delen.

Planten communiceren in stilte, overal om ons heen. Sommige zenden bijvoorbeeld chemische signalen uit in de lucht, en velen vertrouwen op een ondergronds internet gebouwd door bodemfungi.

En sommige, zoals een nieuwe studie heeft aangetoond, kunnen parasitaire klimplanten gebruiken als communicatiekabels. De parasieten kunnen wel schadelijk zijn, maar ze verbinden ook verschillende planten in een netwerk, en deze aaneengeschakelde gastheren lijken ook een voordeel te halen uit de communicatie door deze klimplanten.

De parasieten in deze studie zijn Warkruiden (Cuscuta), een geslacht van ongeveer 200 soorten uit de Windefamilie. In het begin stellen ze niet veel voor, aanvankelijk rijzen ze op uit de grond als een dunne rank zonder wortels of bladeren. Hun groei hangt af van het vinden van een gastheer, die vinden ze door de geur van nabijgelegen planten op te snuiven. (Ze kunnen hun reukzin zelfs gebruiken om hun favoriete gastheren te vinden, zoals tomaten in plaats van granen.)

“Het is echt verbluffend om te zien hoe deze plant een haast dierlijk gedrag heeft,” vertelde bio-communicatie-onderzoeker Consuelo M. De Moraes aan NPR in 2006.

Eens het een passende gastheer heeft gevonden, wikkelt het warkruid zich rond de stengel en dringt met slagtandachtige “haustorien” binnen in het vasculair stelsel van de plant. Met weinig of geen bladgroen van zichzelf, moet warkruid - zoals een vampier - nutriënten opnemen via zijn gastheer. Dit laat het kleine stengeltje toe om in een uitgroeiende wirwar van ranken uit te groeien. Daaraan heeft de plant zijn vele bijnamen te danken, zoals duivelse moed, wurgkruid, helslingerkruid en heksenhaar.

Klimplant-interventie

Een warkruid kan binnendringen bij vele gastheren tegelijk, terwijl het zo clusters van verbonden planten vormen die meerdere soorten kunnen bevatten. Zoals Ed Yong in ‘The Atlantic’ zegt, is één enkele warkruidrank in staat om tientallen gastheren samen te verbinden. “In ons laboratorium kunnen we minstens 100 sojaboonplanten verbinden met één warkruidzaailing.” Dat bestudeerde coauteur Jianqiang Wu, een plantkundeprofessor aan de Chinese wetenschapsacademie, vertelt Yong.

De parasieten zijn erom gekend dat ze water, nutriënten, metabolieten en mRNA uit hun gastheren halen, en hun bruggen “ondersteunen zelfs gastheer-tot-gastheer beweging van virussen,” wijzen de auteurs van de studie uit. Maar, zoals ze rapporteren in de procedures van de nationale wetenschapsacademie, lijken deze bruggen de gastheren hun communicatiemogelijkheden te versterken.

Het gaat niet enkel om loos gebabbel: een warkruidnetwerk van “aaneengeschakelde-gastheren”, zoals de onderzoekers hen noemen, kunnen waardevolle gemeenschapsvoorzieningen uitvoeren, zoals elkaar waarschuwen over een aanval van bladetende rupsen.

Bruggen bouwen

Veel planten zijn in staat om herbivore insecten tegen te gaan, door een variëteit aan tactieken om hun buren te waarschuwen en om zichzelf te beschermen. Ze kunnen verdedigende giftige stoffen produceren, bijvoorbeeld, zo wordt in verschillende delen van de plant een systemische reactie te gecoördineerd.

“De herbivoriteit van insecten activeert niet enkel verdediging op het gebied van de voeding,” schrijven de onderzoekers,” “maar wekken ook onbekende mobiele signalen op die door vasculaire stelsels reizen” naar andere delen van het beschadigde blad alsook naar onbeschadigde bladeren en wortels.

Aangezien planten deze signalen door hun vasculair systeem zenden, vroegen de onderzoekers zich af of warkruid de signalen onopzettelijk tussen zijn gastheren kan verspreiden en daarmee een ander kanaal voor communicatie kan scheppen. Om dit te achterhalen plaatsten ze twee sojaboonplanten dicht bij elkaar en stonden ze toe dat deze werden geparasiteerd door het Australische warkruid (Cuscuta australis), dat snel een brug tussen de twee gastheren vormde.

Larven en oorlog

Vervolgens hebben ze één van de sojaboon-planten met rupsen besmet, terwijl ze het andere plantje plaagvrij hielden. De tweede plant had geen vraatschade, echter wanneer ze zijn bladeren onderzochten, vonden ze dat het honderden genen had geordend – velen die anti-insecten proteïnen coderen, die vaak worden gebruikt wanneer de plant wordt aangevallen.

Wanneer de onderzoekers de rupsen het tweede sojaboonplantje lieten aanvallen, “vertoonde het consequent verhoogde resistentie tegen insecten,” schreven ze, suggererend dat hun preventieve verdediging loont. Maar wat triggerde deze verdedigingen? Om te weten of zijn mede-gastheer echt een waarschuwing via de parasitische rank had gezonden, voerden ze gelijkaardige experimenten uit zonder de Warkruidbrug – en vonden geen anti-insecten proteïnen of verhoogde resistentie in de tweede gastheer. Ze testten ook voor in de lucht bewegende signalen tussen twee niet-verbonden sojaboonplanten en vonden geen waarschuwing zoals tussen brug-verbonden gastheren.

Warkruidranken zijn geen concurrerende hogesnelheids-datakabels, maar ze zenden hun gastheren ’s signalen uit om de 30 minuten, rapporteren de onderzoekers. De ranken kunnen de signalen ook over lange afstanden vervoeren – zeker 10 meter – en zelfs tussen gastheren van verschillende soorten, zoals rotstuinkers en tabak.

Neem uw warkruid mee naar het werk

Omdat rupsen een ramp kunnen betekenen voor een sojabonenplant, lijkt dit soort van waarschuwing een groot voordeel. Warkruidklimplanten blijven echter parasieten, een term voor organismen die zichzelf in stand houden ten koste van hun gastheer. Volgens de auteurs van het onderzoek brengt een warkruidplant meer schade toe aan zijn slachtoffers dan dat het hun helpt.

Toch hebben parasieten ook een motief om hun gastheren in leven te houden, omdat ze rekenen op langetermijnondersteuning. En zelfs al is de netto invloed negatief, merkten de auteurs dat sommige parasieten de gastheren nog liever bevoordelen dan dat ze hen zouden laten doodgaan. Rondwormen hebben aangetoond dat ze de menselijke vruchtbaarheid bevorderen, bijvoorbeeld, terwijl andere lintwormen auto-immuniteit en allergieën in menselijke gastheren kunnen verminderen.

Ingewikkeld zitten door warkruid eist zeker zijn tol, maar de ranken “kunnen hulpbron-gebaseerde kosten verlichten door informatie gebaseerde voordelen aan hun gastheren aan te bieden,” schrijven de onderzoekers. En de parasieten kunnen er ook voordeel uit halen, “gegeven dat beter verdedigde en voorbereide gastheren Cuscuta kunnen voorzien van meer nutriënten dan onverdedigde of naïeve gastheren in aanwezigheid van een snel verspreidende herbivoor.”

Alsnog voegen ze toe dat warkruidklimplanten generalisten zijn die zich op een wijde variëteit aan planten kunnen richten, en hun netwerkdienst is waarschijnlijk toeval, geen co-geëvolueerde reactie. Meer onderzoek is nodig om deze relatie helemaal te begrijpen, zeggen de onderzoekers, onder meer hoe de gastheren hun signalen zich precies verspreiden, hoeveel een warkruid ‘s voordelen hun kosten compenseren, en of deze voordelen ‘ecologisch zinvol’ zijn.

Ondertussen, kan onderzoek als dit helpen verduidelijken hoe de ecosystemen rond ons – inclusief schijnbaar passieve planten –meer verfijnd zijn dan ze lijken.

Bron: Mother Nature Network

« Terug