Radboud Universiteit Nijmegen


Tot onder de bodem: de wondere wereld van ecologische interacties

Wortelknager maakt blad onverteerbaar voor luizen

Datum bericht: 28 oktober 2010

Planten kunnen waarnemen wie er aan hun wortels knaagt. En zich verdedigen met gif of een vies smaakje. Welke genen gaan aan om die verdediging in te schakelen? Hoe weet de kool of er een luis of een kever knaagt en hoe maakt ie dan de juiste afweerstoffen? En wat betekent dat dan weer voor andere dieren die van de kool snoepen? Dat zijn de vragen waarop Nicole van Dam antwoorden vindt. Op 12 november spreekt ze haar oratie uit als hoogleraar Ecogenomics aan de Radboud Universiteit Nijmegen.

Wortels en bladeren blijken heel andere afweerstoffen te gebruiken, zelfs al zitten ze aan dezelfde plant, ontdekte prof. Nicole van Dam in een van haar studies. 'Maar wortels en bladeren hebben wel een relatie, een lat-relatie zeg maar. Want er zijn wel degelijk bovengrondse gevolgen van wat ondergronds gebeurt. Wij ontdekten dat koolplanten die geïnfecteerd zijn met koolwortelvlieg - die leggen eitjes onder aan de stengel en de larven eten zich vol in de wortels -niet alleen in de wortels maar ook in de bladeren afweerstoffen maken. Deze zijn slecht verteerbaar voor de rupsen die van de bladeren eten.' Melige koolluiskolonie op een koolblad. Foto: Nicole M. van Dam

Nieuw vak: ecogenomics
Dergelijke ecologische interacties fascineren de nieuwe hoogleraar Ecogenomics bij het Institute for Water and Wetland Research van de Radboud Universiteit Nijmegen. Ecogenomics is een complex werkveld dat inzichten uit biotechnologie, ecologie, moleculaire biologie en bodem- en milieuwetenschappen combineert.

Tussen de leden van een ecosysteem bestaan verschillende wisselwerkingen. Ze eten of worden gegeten en wapenen zich daartegen, ze concurreren om voedsel, om licht, om water. Van Dam concentreert zich daarbij op planten en hun interacties met belagers.'Je hebt als plant nooit één probleem. Om te beginnen sta je stil. Dan heb je het te nat, te droog, te warm, te koud... En dan komt er ook nog een kever knagen, terwijl je wortels worden aangevallen door aaltjes en gebruikt worden als broedkamer voor larven van allerhande soorten. Als je niet kunt vluchten, moet je daar mee omgaan. Hoe doen planten dat?'

Met moderne grootschalige genetische en moleculaire technologieën kun je een goed overzicht krijgen van alle genen die in zo'n geval aangeschakeld worden en de genproducten die worden gevormd - genomics. Ook alle details van de stofwisseling kunnen we analyseren. Dat heet dan metabolomics. Ik ben vooral geÏnteresseerd in wat er in de plant gebeurt als die meerdere problemen tegelijk heeft - bijvoorbeeld droogtestress én een aanval van insecten. Nu steeds meer bestrijdingmiddelen verboden worden heeft dit niet alleen wetenschappelijke, maar ook economisch grote relevantie.

Studie gaat ondergronds
De chemische afweer van planten is vooral onderzocht in de bovengrondse delen van planten. Van Dam wil in Nijmegen meer naar de ondergrondse afweer kijken. Dat is nog een braakliggend gebied waar gezien de eerste resultaten nog veel te ontdekken valt. Neem bijvoorbeeld het recente inzicht in de rol van aaltjes - die kleine ondergrondse wormpjes - op de afweer van de plant bovengronds.

'Als aaltjes aan wortels van kruisbloemigen knagen, krijgen de bladeren een sterkere afweer tegen luizen. Maar aaltjes die knobbeltjes vormen in de wortels leggen met speciale eiwitten de afweer van de hele plant plat en dan hebben de luizen juist alle kans. Hoe dit werkt, gaan we nu onderzoeken bij Bitterzoet, een wilde verwant van aardappelen en tomaten.'

Groot economisch belang
Van Dams onderzoek is fundamenteel gedreven - 'hoe doet die plant dat?' - maar tegelijkertijd heeft ze een open oog voor toepassingen. 'Kijk, die invasie van Zuid-Europese snuitkevers via de plantenimport - wij hebben aangetoond dat een plant die is geïnfecteerd in de wortel heel specifieke vluchtige stoffen uitzendt. Die kunnen we detecteren met de sporengastechniek die hier in Nijmegen is ontwikkeld.

Proof of principle hebben we al: we kunnen individuele, ondergronds geïnfecteerde koolplanten tussen gezonde exemplaren herkennen door hun luchtjes te analyseren. Zoiets kan enorm veel nut hebben om deze nieuwe plaag te detecteren en van groot economisch belang zijn voor de tuinbouw- en veilingsector. Ik wil er graag aan beginnen. En binnen zo'n toegepast project hopen we dan ook weer de fundamentele vragen te beantwoorden. Waarom is dat beest zo succesvol, op zoveel verschillende planten? '

Oratie Nicole van Dam, 12 november 2010, 15:45 uur, Aula Radboud Universiteit Nijmegen

Mevrouw dr. ir. N.M. van Dam (Venlo, 1965) is per 1 januari 2010 benoemd tot hoogleraar Ecogenomics aan de Faculteit der Natuurwetenschappen. Haar onderzoek is ondergebracht bij het Institute for Water and Wetland Research (IWWR). Ze studeerde in Wageningen ('ik wilde graag het wereld voedselprobleem oplossen, maar dat hebben ze me daar snel afgeleerd'), promoveerde met lof in Leiden op de chemische verdediging van Veldhondstong (Cynoglossum officinale). Hierna werkte ze verder aan de afweer van planten in Californië, Jena en uiteindelijk bij het Nederland Instituut voor Ecologie (NIOO-KNAW).




Radboud Universiteit Nijmegen