Bloemen communiceren actief met hun omgeving

29 juni 2017

Een internationale groep onderzoekers, onder wie Rob Schuurink van de Universiteit van Amsterdam, heeft ontdekt dat bloemen actief moleculen overdragen aan de lucht om bestuivers zoals bijen en motten aan te trekken. Lange tijd werd gedacht dat deze vluchtige stoffen passief vanuit de bloemblaadjes aan de lucht werden afgegeven. De resultaten van de studie zijn op vrijdag 30 juni gepubliceerd in het toonaangevende tijdschrift 'Science'.

Veel gewassen zijn voor hun vorming van vruchten en zaden aangewezen op insecten zoals bijen, hommels, motten en zweefvliegen. Bloemgeur speelt een belangrijke rol in het aantrekken van deze bestuivers. Door bestuiving kan bevruchting plaatsvinden, en kunnen vervolgens zaden en vruchten worden gevormd. Een groot deel van de productie van groente en fruit is hiervan afhankelijk. Inmiddels weten we behoorlijk veel over de biosynthese van geurstoffen en hoe deze biosynthese gereguleerd is. Zo worden bepaalde wilde petunia’s ’s nachts bestoven door motten die worden aangetrokken door de geur van de bloemen. Deze geur bestaat onder andere uit vluchtige benzoaten, die in pure vorm ruiken naar vanille, rozenblaadjes, kruidnagel, hyacint of boenwas. De productie en emissie hiervan gebeurt alleen ’s nachts en stopt zodra de dag aanbreekt. Lang werd gedacht dat de uitstoot van deze geurstoffen een passief proces is. Modellering van dit proces liet recentelijk echter zien dat de vluchtige stoffen zich in hoge concentratie in de celmembraan zouden moeten ophopen om de diffusie te kunnen bewerkstellingen. Maar dat zou zeer schadelijk zijn voor de membraan en de cel, en hierdoor is het niet aannemelijk dat het om een passief proces gaat.

Hanna Haring

Foto: Hanna Haring

Specifiek transporteiwit

Plantenbiologen van de Purdue University (VS), de Université Catholique de Louvain (België) en de UvA hebben nu ontdekt dat Petunia’s - net als de tomaat lid van de nachtschadenfamilie - de vluchtige benzoaten actief transporteren vanuit hun bloemblaadjes naar de lucht door middel van een specifiek transporteiwit. Dit zogenoemde ABC-type transporteiwit was eerder al geïdentificeerd en gekloond door de onderzoeksgroep van het Swammerdam Institute for Life Sciences (SILS) van de UvA. Het is nu, een aantal jaar later, in een internationale samenwerking gelukt om de daadwerkelijke functie vast te stellen. Omdat niet alleen bloemen maar ook bladeren en wortels vluchtige stoffen uitscheiden, is het zeer waarschijnlijk dat het daar ook om actieve transportmechanismen gaat. ‘Deze bevinding impliceert dat planten de uitstoot van vluchtige stoffen kunnen reguleren en daarmee ook de communicatie met hun omgeving - zoals buurplanten, insecten en hun vijanden - en met goedaardige en pathogene microben’, vertelt Schuurink.

Belang voor groente- en fruitproductie

Kennis van het mechanisme achter de uitstoot van vluchtige stoffen, en in het bijzonder van de genen die hiervoor verantwoordelijk zijn, is belangrijk om ervoor te zorgen dat de eigenschappen behouden blijven tijdens het veredelingsproces, onder meer met het oog op onze groente- en fruitproductie. Bovendien kan de kennis gebruikt worden om de verdediging van gewassen tegen insecten, die voor een groot deel berust op vluchtige stoffen, te verbeteren. ‘Vervolgstudies zouden zich niet alleen moeten richten op een verhoging van de productie van vluchtige stoffen als natuurlijke bestrijdingsmiddelen, maar ook op de uitscheiding ervan’, aldus Schuurink. ‘Bovendien moeten we meer te weten komen over hoe de vluchtige stoffen over de plantencelwand getransporteerd worden, want dit is vooralsnog niet duidelijk.’

Publicatiegegevens

Funmilayo Adebesin, Joshua R. Widhalm, Benoît Boachon, François Lefèvre, Baptiste Pierman, Joseph H. Lynch, Iftekhar Alam, Bruna Junqueira, Ryan Benke, Shaunak Ray, Justin A. Porter, Makoto Yanagisawa, Hazel Y. Wetzstein, John A. Morgan, Marc Boutry, Robert C. Schuurink & Natalia Dudareva: ‘Emission of volatile organic compounds from petunia is facilitated by an ABC transporter’, in: Science (29 juni 2017); Vol. 356, No. 6345, p. 1386. DOI: 10.1126/science.aan0826

Gepubliceerd door  UvA Persvoorlichting