Microbiologie in hapklare porties
Beste maatjes en vlokkige vrienden
Er leven veel bacteriën op je huid. Dit zijn je vrienden: ze helpen je jezelf te beschermen tegen indringers. Planten hebben iets vergelijkbaars. Op hun bladeren wemelt het met microbieel leven. Deze planten hebben vrienden net zoals wij, vrienden die hun helpen gedijen ondanks de pathogenen die op de loer liggen.
Christine Vogel en haar collega’s (ETH Zürich, Zwitserland) onderzochten de bacteriën op de modelplant Arabidopsis thaliana (een neefje van bloemkool, mosterd en kool). Volgens hun onderzoek blijkt dat deze plant verstrikt is geraakt in een oneerlijke vriendschap met veel microben.
In de natuur koloniseren honderden bacteriesoorten het blad van een plant. In ruil daarvoor helpen deze symbiotische bacteriën de plant met het bestrijden van schadelijke micro-organismen. Zo’n relatie wordt mutualisme genoemd. De onderzoekers wilden weten of alle bacteriën op de plant ook echt helpen of dat sommige van hun aan het luieren zijn. Ze groeiden planten met alleen één symbiotische bacterie en introduceerden hetzelfde pathogeen aan alle planten. Daarna keken ze of de plant gezond bleef (wat betekent dat de bacterie helpt) of ziek werd (wat betekent dat de bacterie niet hielp). Na het testen van 224 symbiotische bacteriën op de plant, bleek dat de plant weinig echte vrienden had; maar een op de vijf bacteriën hielp de plant met het wegjagen van de vijand. Maakte het de meerderheid/de rest niet uit wat er met de plant gebeurde?
Om dit verder te onderzoeken creëerden de onderzoekers een variant van de Arabidopsis thaliana met een verzwakt immuunsysteem. Ze zetten de centrale regulatie van een mechanisme uit dat microben aanvoelt (de goede en slechte). Dit betekent dat de plant geen indringers meer kan signaleren. Zou dit ervoor zorgen dat meer bacteriën de plant te hulp schieten? Wat blijkt: nog minder bacteriën beschermen hun gastheer.
Door het uitschakelen van het voel-mechanisme werden in twee gevallen bacteriële overlopers ontdekt! De daders, twee soorten van het geslacht Xanthomonas, heten ook wel “opportunistische pathogenen”. Ze helpen een gezonde Arabidopsis, maar als ze de kans zien (zoals een verzwakt immuunsysteem) eten ze hun gastheer op voordat een echt pathogeen de plant kan bereiken. Bacteriën met deze sluwe levensstijl zitten ook in onze darmen en op onze huid.
De onderzoekers vermoedden dat het uitschakelen van het immuunsysteem ook de communicatie tussen de plant en de bacteriën verstoorde. Om dit te onderzoeken richtten ze hun focus op de bacterie-familie Rhizobium, omdat deze vrienden en vijanden bevat van de Arabidopsis. Meer dan de helft van de genetische verschillen in deze verscheurde familie waren gevonden in de “secretie systemen”, dit zijn voor bacteriën hun communicatiekanalen. De onderzoekers schakelden een secretie systeem uit van een vriendelijke Rhizobium en raad eens? De bacterie hielp de plant niet meer met het wegjagen van indringers.
Het moraal van het verhaal is: om vrienden te zijn moet je contact blijven houden! Dat geldt niet alleen voor ons in COVID-gerelateerde lockdowns, maar ook voor planten. Deze ontdekking helpt ons om nieuwe technieken te ontwerpen om onze meest belangrijke planten te beschermen: gewassen. Onze voedselproductie is nu vatbaar voor infecties en boeren gebruiken pesticides om deze te bestrijden. Deze chemicaliën beschermen onze voedselvoorraad, wat een grote prestatie is, maar ze schaden ook ons milieu (en in sommige gevallen ook onszelf). Dit nieuwe inzicht in de immunologie van planten geeft plantenveredelaars nieuwe ideeën het immuunsysteem van planten te verbeteren.Zo kunnen we uiteindelijk pesticides tot het verleden laten horen.
Link to the original post: Vogel, C.M., Potthoff, D.B., Schäfer, M. et al. Protective role of the Arabidopsis leaf microbiota against a bacterial pathogen. Nat Microbiol 6, 1537–1548 (2021). https://doi.org/10.1038/s41564-021-00997-7
Featured image: https://researchoutreach.org/articles/subcellular-dissection-plant-immunity-towards-bacteria/
Vertaald door: Liang Hobma
micro-bites.org 