Gerstplanten krijgen via chemische geurstoffen van hun buren informatie die hen helpt bij hun groeistrategie.
Zweedse landbouwonderzoekers concluderen dat gezonde gerstplanten onderling communiceren door middel van vluchtige organische stoffen (vos’en), en op basis van deze informatie hun eigen groeistrategie aanpassen (Journal of Experimental Botany, 29 mei). Het gaat om zogenaamde constitutieve vos’en: chemische stoffen die planten altijd produceren, los van stress of schade. Diezelfde stoffen zijn ook verantwoordelijk voor de geur die planten afgeven.
Chemische vingerafdruk
Tot nu toe lag de nadruk in onderzoek naar deze onderlinge plantencommunicatie vooral op vos’en die vrijkomen na vraat of infectie. Zulke stressgeïnduceerde vos’en zetten buurplanten aan tot verdedigingsstrategieën, bijvoorbeeld door afweerstoffen te produceren of natuurlijke vijanden van insecten aan te trekken. De nieuwe studie laat echter zien dat de stoffen ook belangrijke informatie geven als de plant niets mankeert. ‘Het is een soort ‘chemische vingerafdruk’’, schrijft eerste auteur Velemir Ninkovic in een persbericht.
De onderzoekers gebruikten drie gerstsoorten (Hordeum vulgare) met duidelijk verschillende groeisnelheden in labexperimenten: de langzaam groeiende Fairytale, de snelle Salome en de tussenvariant Luhkas. De planten werden 25 dagen lang blootgesteld aan de vos’en van een buurplant, waarna hun biomassa en genexpressie werd bekeken.
Fairytale groeide harder wanneer hij de geur van de snelle Salome rook. Salome deed precies het tegenovergestelde: blootstelling aan de trage Fairytale remde zijn groei. Vooral Salome reageerde erg sterk op de vos’en van Fairytale. Vos’en van een buurplant met vergelijkbare groeisnelheid hadden nauwelijks effect.
Verdediging
De groeiveranderingen gingen samen met een veranderde genexpressie. Fairytale die Salome rook had een lagere expressie van bepaalde stress- en afweergerelateerde genen en kon zich daardoor meer op groei richten. Salome die Fairytale rook, daarentegen, activeerde juist duizenden genen die betrokken zijn bij bijvoorbeeld de stressrespons en dna-replicatie, en richtte zich dus op meer verdediging. De planten lijken dus meer in groei te investeren wanneer ze een sterke concurrent ruiken, en meer in verdediging wanneer de buurplant weinig competitieve druk uitoefent. Het is nog onduidelijk welke van de chemische onderdelen van de vos’en van de verschillende planten het sterkst bijdraagt aan de groeiverschillen.
Volgens Ninkovic opent dit werk nieuwe mogelijkheden voor duurzame landbouw. Door gewassen te combineren op basis van hun vos-vingerafdruk en groeistrategieën zouden telers natuurlijke groei- en afweerreacties op een natuurlijke manier kunnen sturen.
Preliminair
Petra Bleeker, plantenfysioloog bij de Universiteit van Amsterdam en niet bij het onderzoek betrokken, noemt het werk interessant, maar onderstreept dat de resultaten nog preliminair zijn en in meer experimenten moeten worden bevestigd.
‘Dit werk laat zien dat er correlaties zijn tussen vos-profielen van buurplanten en zowel biomassa als veranderingen in de expressie van groei-, stress- en afweergerelateerde genen’, legt zet uit. ‘Hoewel het onderzoek nog in de proof of concept-fase zit, is het fascinerend dat planten via vos’en informatie over de status van hun buren zouden kunnen aflezen en daarop reageren in hun groei-afweer strategie. De bestaande hypothese dat een plant kan besluiten dat wanneer de competitie te groot is, er minder geïnvesteerd wordt in groei, lijkt hiermee bevestigd.’
Het is echter wel belangrijk dat de experimenten herhaald worden in veldomstandigheden. ‘En, zoals de auteurs aangeven, bij meer plantensoorten en op meer tijdstippen. Ook moet vervolgonderzoek uitwijzen of en welke individuele componenten van de ‘plantenlichaamsgeur’ de reactie daadwerkelijk veroorzaken.’