Studente Roelke De Paepe wint Bayer prijs 2020

Masterstudente Roelke De Paepe heeft de Bayer prijs 2020, ter waarde van €500, gewonnen voor haar onderzoek naar hoe vasculaire pathogenen kunnen overleven in een nutriëntenarme omgeving zoals het xyleem. Dit onderzoek kwam tot stand door een multidisciplinaire samenwerking tussen het labo Fytopathologie (Prof. Monica Höfte) en het laboratorium voor Plantecologie (Prof. Kathy Steppe) van de vakgroep Plant en Gewas, faculteit Bio-ingenieurswetenschappen. Dit werk kadert binnen de UGent Agrotopia-leerstoel.

Feast or famine: hoe overleven vasculaire pathogenen in het xyleem?

Vasculaire pathogenen kunnen enorm veel schade veroorzaken in heel wat verschillende gewassen. Zo induceert de schimmel Verticillium dahliae typische dwerggroei en verwelking in paprika of peperplanten. Deze plantpathogeen heeft het xyleem als habitat: een zeer nutriëntenarme omgeving. Verticillium soorten  maar ook andere xyleempathogenen hebben zich leren aanpassen aan deze niche. Hoe ze echter in staat zijn om te overleven en wat er gebeurt na infectie is nog een groot vraagteken. Mogelijk is één van de mechanismen dat ze in staat zijn om ‘gasembolisme’ te induceren: de xyleemvaten zijn hierdoor niet meer met water maar met lucht gevuld. Deze gasvorming zorgt voor een blokkade van de sapstroom. Wat het nut hiervan is voor deze vasculaire pathogenen is echter niet gekend.

Blokkade van sapstroom: het begin van een overlevingsproces?

Met behulp van sensoren (figuur 1) werd de sapstroom opgevolgd van gezonde peperplanten en peperplanten geïnfecteerd met V. dahliae. Uit deze resultaten blijkt dat de sapstroom van de geïnfecteerde planten wel degelijk lager was en dit nog voordat de dwerggroei- en verwelkingssymptomen zichtbaar waren. Deze blokkade is niet enkel afkomstig van het verstoppen van de xyleemvaten met schimmel- of plantafweermateriaal, maar uit deze studie is tevens gebleken dat V. dahliae wel degelijk ‘gasembolisme’ induceert.  Bij ernstige infectie vond ook een nutriëntenverrijking in het xyleemsap plaats: dit vooral met suikers, aminozuren en afgeleiden. De pathogeen bleek in staat om de meeste van deze nutriëntenbronnen te gebruiken als  koolstof en/of stikstofbron.

Verder onderzoek nodig

Of de pathogeen al dan niet “bewust” gasembolisme veroorzaakt, en/of het eerder een gevolg is van de plant-pathogeen interactie, vereist nog verder onderzoek. Dit onderzoek zal zich focussen op het fenomeen van floëem ontlading. Floëem ontlading houdt in dat suikers van het floëem naar het xyleem getransporteerd worden om geëmboliseerde xyleemvaten te herstellen. Door manipulatie van het floëem ontladingsproces zouden xyleem koloniserende pathogenen nutriënten kunnen vergaren. Dit zou alvast een verklaring bieden voor de verhoogde nutriëntenstatus in het xyleemsap van ernstig aangetaste peperplantjes. Meer onderzoek is echter nodig om verder te ontrafelen waarom vasculaire pathogenen zo succesvol zijn in een nutriëntenarme omgeving, maar de resultaten van deze masterscriptie zijn alvast veelbelovend.

Contact: Prof. Monica Höfte (Monica.Hofte@UGent.be) | Prof. Kathy Steppe (kathy.steppe@UGent.be)