3D-lasers werpen nieuw licht op de ontwikkeling van vleesetende planten

Een verhaal over twee vangbekers

Met verleidelijke vangbekers kan de bekerplant Nepenthes met recht een carnivoor worden genoemd. Alles staat in het teken van insecten in de val lokken om ze vervolgens te verorberen. De bekers trekken aandacht met kleurrijke patronen en lekkere geurtjes. Wanneer een insect op de glibberige rand bij de valopening gaat zitten, glijdt het naar beneden. Hier wacht een kleverige vloeistof die de prooi via verteringsklieren langzaam omzet in voedingsstoffen. Op deze wijze eten Nepenthes-soorten voornamelijk insecten, maar soms ook rottende bladeren of poep van kleine zoogdieren.

Wereldwijd zijn er meer dan 140 Nepenthes-soorten. De Amerikaanse biologe Rachel Schwallier promoveerde bij Naturalis en de Leidse Hortus Botanicus op haar onderzoek ernaar. Ze is gefascineerd door deze planten. “Vleesetende planten wekken al langere tijd mijn interesse vanwege hun vermogen om prooidieren aan te trekken, te vangen en te verteren. Nepenthes ontwikkelt twee verschillende soorten vangbekers aan het blad van dezelfde plant, dus dat is dubbel zo interessant. Met dit onderzoek is het ons gelukt om voor het eerst de ontwikkeling van de vangbekers en de klieren daarin vast te stellen.

Met licht en lasers

Met vernieuwende technieken zoals 3D-laserscanners werden vier verschillende ontwikkelingsfases van Nepenthes rafflesiana onderzocht. Schwallier legt uit hoe dit in zijn werk ging: “De laserscanners waren bevestigd aan een beweegbare arm. Op die manier waren we in staat om vangbekers van nog levende planten in alle ontwikkelingsfases vast te leggen. Met haarscherpe 3D-scans konden we vervolgens onderzoek doen naar de verandering van de morfologie van de bekers door de tijd”.

Net als de meeste andere Nepenthes-soorten is Nepenthes rafflesiana een liaanvormende klimplant met twee type vangbekers: onder- en bovenbekers. De onderbekers ontwikkelen zich uit blad onderaan de plant, waar ze vaak rusten op de bosgrond, terwijl de bovenbekers uit blad groeien dat zich bovenaan de plant bevindt. De bovenbekers ontwikkelen zich pas als de plant wat ouder is, en ver genoeg omhoog is geklommen.  

Unieke klieren in bovenbekers

Uit het onderzoek zijn interessante resultaten naar voren gekomen. Zo werd bijvoorbeeld duidelijk dat sommige klieren zowel in de onder- als bovenbekers al vroeg in de ontwikkeling van de plant gevormd worden. De vangbekers van Nepenthes rafflesiana bereiden zich dus al in een vroeg stadium voor op een vleesetend leven. 

Er werd ook een nieuw type klieren ontdekt. Deze klieren bevinden zich op de rand van de bovenbeker en produceren een zoete vloeistof. Deze vloeistof is mogelijk van belang voor het lokken van ​​insecten naar de gevaarlijke valopening van de beker. Het nieuw ontdekte type klieren ontwikkelt zich alleen in de bovenbekers. Op basis van de gevonden verschillen in ontwikkeling en klieren, concluderen de onderzoekers dat de onder- en bovenbeker los van elkaar zijn geëvolueerd. De onderbeker lokt mogelijk prooien die aanwezig zijn op de bosbodem, terwijl de bovenbeker prooien lokt die hogerop in de vegetatie leven. Schwallier is erg enthousiast over de resultaten: “De geïdentificeerde ontwikkelingsfases in de vorm en klieren van de vangbekers zijn opzienbarend en nodigen uit tot vervolgonderzoek”.

Meer informatie

• Artikel: Ontogeny and Anatomy of the Dimorphic Pitchers of Nepenthes rafflesiana Jack.

Tekst: Sander Macquoy, Rachel Schwallier en Barbara Gravendeel, Naturalis Biodiversity Center
Foto's: Rogier van Vugt en Valeri van Wely, Hortus Botanicus Leiden; Naturalis Biodiversity Center