Suikerrietschimmel manipuleert erop los

Biologie Schimmels kunnen hun omgeving te eigen bate beïnvloeden. Een soort die leeft in suikerrietstengels doet dat heel ingenieus.

De suikerrietboorder verspreidt een schimmel die op zijn beurt vluchtige stoffen produceert om deze mot te lokken.
De suikerrietboorder verspreidt een schimmel die op zijn beurt vluchtige stoffen produceert om deze mot te lokken. Foto USDA Nature / Imageselect

Een schimmel die leeft in suikerriet, manipuleert zijn waardplant én de insecten die hem helpen bij zijn verspreiding. Daarmee speelt de schimmel een sleutelrol in een complex web van interacties tussen parasiet, plant en insect. Nog niet eerder was aangetoond dat een schimmel zo’n sleutelrol kan spelen. Braziliaanse wetenschappers schrijven erover in The ISME Journal (14 juni).

De meeste schimmels zijn opportunisten: ze slaan toe waar dat kan, maar hebben hun succes niet zelf in de hand. Veel plantenschimmels zijn bijvoorbeeld afhankelijk van insecten, die de plant aanvreten en de schimmel daarmee toegang verschaffen tot het plantenweefsel. Maar er zijn ook schimmels die hun omgeving manipuleren. Een berucht voorbeeld zijn tropische schimmels die het gedrag van insecten sturen: ze tasten het centrale zenuwstelsel van die insecten aan, waardoor die zich gaan gedragen als ‘zombies’, in het voordeel van de schimmel. Ze knagen bijvoorbeeld aan bepaalde plantendelen, waarna de schimmel kan binnendringen, of ze klimmen naar een hoog punt, waarvandaan de sporen van de schimmel beter kunnen wegwaaien naar een nieuwe plek.

Het Braziliaanse onderzoek voegt een paar nieuwe lagen van complexiteit toe

Het Braziliaanse onderzoek voegt hier een paar nieuwe lagen van complexiteit aan toe. De schimmel Fusarium verticillioides leeft in de stengel van suikerriet. Lange tijd was de gedachte dat hij een opportunist is: hij is afhankelijk van de rupsen en volwassen exemplaren van de suikerrietboorder Diatraea saccharalis, een kleine mot. Die rupsen beschadigen het riet, waardoor de schimmel erin kan binnendringen. De rupsen raken zelf ook besmet met de schimmel, en helpen die te verspreiden als ze zijn verpopt en eitjes leggen op andere suikerrietstengels. Ook de vlinders, eitjes en nieuwe rupsen dragen namelijk de schimmel met zich mee.

De Brazilianen ontdekten dat de rol van de schimmel niet enkel passief is. De schimmel blijkt vluchtige stoffen te produceren die zowel de rupsen als de motten aantrekken. Ze toonden dat aan met experimenten waarbij de insecten mochten kiezen tussen bakjes kweekmedium met en zonder schimmel erin.

De onderzoekers deden die experimenten in kweekbakjes en niet in suikerriet, omdat suikerriet zelf ook vluchtige stoffen produceert. Ze wilden uitsluiten dat de insecten zouden afkomen op stoffen die een besmette plant uitscheidt. De schimmel bleek echt zelf de bewuste lokstoffen te produceren.

Maximale verspreiding

Toch verspreidden de aangetaste planten zelf ook een veranderd spectrum aan vluchtige stoffen. Dat bleek uit een tweede experiment, waarin ook nog iets anders naar boven kwam: besmette planten trekken vooral niet-besmette vlinders en rupsen aan – en andersom. Het totaalplaatje zorgt voor een maximale verspreiding van de schimmel, aldus de onderzoekers.

„Dit is een heel mooi onderzoek dat aantoont dat een schimmel zowel zijn waardplant als het gedrag van het insect kan moduleren”, reageert Paolina Garbeva van het Nederlands Instituut voor Ecologie (NIOO-KNAW). Zij was niet bij dit onderzoek betrokken, maar schreef ook zelf onlangs in Nature over de rol van vluchtige stoffen in de interacties tussen organismen. Die rol vindt ze het interessantste aspect aan het Braziliaanse onderzoek.

„Vluchtige stoffen zijn unieke verbindingen die over lange afstanden werken”, vertelt Garbeva. „Vergeleken met niet-vluchtige stoffen, die zich vaak lokaal ophopen, kunnen ze zich gemakkelijk verspreiden in gas en water. Ons eigen onderzoek heeft laten zien dat ze een sterk effect kunnen hebben op planten en hun vijanden. Die kennis kunnen we wellicht gebruiken om landbouwgewassen gezonder te maken.”

Die mogelijke toepassing is er wellicht ook in het suikerrietverhaal. Als je de functie van de signaalstoffen kent, en ze kunt namaken, zou je ze bijvoorbeeld kunnen inzetten om de motten af te schrikken. Of om nog een stapje verder te gaan. Besmette planten, zo ontdekten de Brazilianen, zijn namelijk minder aantrekkelijk voor de natuurlijke vijand van de suikerrietboorder: een sluipwesp (Cotesia flavipes) die zijn eitjes legt in de rupsen van de mot. De besmette plant stopt met het produceren van stoffen die de sluipwesp lokken.

In feite is dat een extra staaltje manipulatie door de schimmel. Een boer kan die lokfunctie overnemen met een spray van de juiste vluchtige stoffen: een nieuwe generatie van biologische bestrijding.