Relatie tussen insect en plant leerzaam voor duurzame landbouw

Bericht uitgegeven op [publicatiedatum]

Veel meer dan mensen, die vooral visueel zijn ingesteld, zijn insecten in staat aan de hand van chemische stoffen de weg te vinden naar partners voor voortplanting en voedselbronnen voor het opgroeien van hun ‘kroost’. Ze gaan af op de signalen die ze opvangen met hun gevoelige sensoren voor reuk en smaak. Kennis over deze zintuigen is belangrijk om duurzame strategieën te ontwikkelen voor het beheersen van schade aan gewassen en overdracht van ziekten naar mens en dier door insecten. Dat zegt prof.dr.ir. Joop van Loon bij de aanvaarding van het ambt van persoonlijk hoogleraar Entomologie op 14 maart aan Wageningen University, onderdeel van Wageningen UR.

Het belang van insecten uit zich niet alleen getalsmatig, 25 miljoen exemplaren per hectare bos, maar vooral door hun vitale functies in de regulatie van insecten die gewassen aantasten, in de bestuiving van gewassen en het opruimen van organisch afval. Insecten beschikken over uitermate gevoelige zintuigen voor geuren en smaken. Zintuigen gevoelig voor geuren in ‘haartjes’ op de antennes zijn in staat om vluchtige chemische stoffen die vrijkomen bij vraat aan planten te detecteren. In zijn inaugurele rede Insect-host interaction – Signals, senses and selection behaviour, gaat prof. Van Loon in op deze wisselwerkingen.

Insecten hebben sterke voorkeuren voor bepaalde plantensoorten. Van alle plantenetende insecten voedt tachtig procent zich met planten uit één plantenfamilie. Die kieskeurigheid is in Wageningen uitgebreid onderzocht. Een bevrucht vrouwtje van het koolwitje zoekt een plant uit de koolfamilie (Brassicaceae). De vlinder reageert op de groene kleur van bladeren en op geuren afkomstig van wortels, blad en bloemen. Voor het neerstrijken op een blad werken de geursignalen op het insect als het meetinstrumentarium in een vliegtuig dat landt op de automatische piloot. Maar een koolwitje landt wel twaalf maal voor ze besluit om de eitjes af te zetten. Na elke landing roffelt ze met de voorpootjes op het blad, waardoor zeer kleine hoeveelheden vluchtige componenten van het blad opstijgen, maar bovendien beoordeelt de vlinder met de smaakzin op de voorpoten de kwaliteit van de plant. Proeft de vlinder stoffen karakteristiek voor kool, de zogenaamde glucosinolaten, en geen afwerende stoffen, zoals cardenoliden in sommige Brassicaceae, dan besluit ze mede op basis van de conditie van de plant om daar al dan niet eieren te leggen.

‘Onschuldige’ eitjes
Eenmaal aan het blad vastgekit, blijven de onschuldig ogende eitjes door de plant niet onopgemerkt. Zij neemt preventief interne maatregelen door defensiegenen in te schakelen voor de dreigende schade. Recent onderzoek aan het Laboratorium voor Entomologie heeft een nieuw defensiemechanisme van zwarte mosterd aan het licht gebracht. De plant versnelt de zaadrijping voordat de rupsen de bloemen bereiken.

Vraatzucht
Het moment waarop de rups zijn ‘tanden’ in het blad zet is hét signaal voor de plant om het verdedigingsregister volledig open te trekken. Door het rupsenspeeksel raakt de plant in rep en roer en ontketent als reactie op de wond een cascade van moleculaire acties waarbij honderden genen betrokken zijn. Het belang van kennis over de ei-rups-plant interacties toont zich in de omvang van de potentiële schade die een rups kan veroorzaken. Uit het ei gekropen weegt de rups 0,2 milligram, twee weken later het 2500-voudige: een halve gram, en is daarmee het snelst groeiende dier ter wereld.

De vraat door rupsen waarbij de bladcellen openscheuren verschilt fundamenteel van het prikken tussen plantencellen door met een zuigstiletto, zoals witte vliegen en bladluizen praktiseren. Beide voedingswijzen leiden tot verschillende reacties van de plant, zo constateren onderzoekers. Die reacties bestaan onder meer uit vluchtige stoffen die in de atmosfeer raken en selectief opgevangen worden door de vijanden van de planteneters. Deze ‘lijfwachten’ van de plant, sluipwespen en roofinsecten, beschikken over zeer gevoelige reukzintuigen voor deze geurstoffen. De lijfwachten vinden zo hun slachtoffers om hún eitjes in te deponeren.

De Wageningse entomologen toetsen de interacties tussen planten en insecten sinds tien jaar in veldstudies, want de natuur is veel complexer dan de laboratoriumsituatie. Zo wordt een plant in het veld vaak tegelijk door verschillende planteneters belaagd, en geeft een scala aan geursignalen af. Uit het veldonderzoek komt naar voren dat een aanval van de planteneters vroeg in het seizoen een grote invloed heeft op de samenstelling van de insectengemeenschap die zich in de loop van het seizoen zal ontwikkelen.

Bron: Wageningen UR
Foto's: Henk Bosma, De Vlinderstichting; Rasbak, GNU-FD licentie