Eén van de bekendste plant-pathogenen is Phytophthora infestans. Vanaf het midden van de 19e eeuw tot aan de dag van vandaag bedreigt dit micro-organisme wereldwijd aardappeloogsten. Hij kan alleen onder controle worden gehouden door een frequent spuitschema. Naast P. infestans bestaan er meer dan 100 andere Phytophthora soorten, die verliezen kunnen veroorzaken in tal van gewassen, zoals cacao, soja, appels, avocado’s en paprika’s, of zelfs ecosystemen kunnen bedreigen, zoals bijvoorbeeld bij ‘sudden oak death’ in Noord-Amerika en ‘kauri dieback’ in Nieuw-Zeeland. Kortom, het geslacht Phytophthora is, zowel economisch als ecologisch, een belangrijke groep met plant-pathogenen.

Maar wat zijn Phytophthora pathogenen voor organismen? Het zijn eukaryoten, maar geen planten, dieren of schimmels. Het meest verwant zijn ze aan organismen zoals de malariaparasiet en bruin- en kiezelwieren. In mijn onderzoek heb ik gekeken naar de cellen van Phytophthora soorten met als doel meer te weten te komen over hun levenscyclus, hoe ze groeien en hoe ze plantencellen aanvallen. Om dit te kunnen bestuderen ontwikkelde ik een systeem om cellen onder de microscoop over tijd te kunnen volgen. Eén organisme bestaat uit één grote cel met een heleboel celkernen erin. Transport binnen zo’n megacel is essentieel, daarom heb ik gefocust op het actine en microtubuli cytoskelet. Bij het bestuderen van het actine skelet vond ik maar liefst drie configuraties die nooit eerder beschreven waren in andere organismen en waarschijnlijk uniek zijn binnen de familie van Phytophthora. Eén van deze configuraties, een stervormige actine aster, vond ik in cellen die probeerden tegen een glazen plaatje aan te groeien en dezelfde configuratie vond ik in Phytophthora cellen die plantencellen aanvielen. De aanwezigheid van deze actine aster tijdens plant-infectie laat duidelijk het belang van actine tijdens de infectie zien.

De ontdekking van de actine aster leidde tot een samenwerking met de leerstoelgroep van Biochemie. Samen bestudeerden we deze actine configuratie verder. We vonden dat de actine aster ook ontstaat tijdens het beschadigen van Phytophthora cellen, wat er op wijst dat actine van belang is voor het afleveren van belangrijke cellulaire bouwstenen op de plek van beschadiging of plant-infectie. Onze meest opmerkelijke observatie was dat Phytophthora soorten hun gastheer op een andere manier aanvallen dan altijd werd gedacht. Er werd altijd vanuit gegaan dat dit gebeurde zoals bij schimmels, waarin vanuit een drukstructuur (appressorium) een kiemingsbuis vormt die de plantencel aanboort. Wij vonden dat de er voor de aanboring van plantencellen door Phytophthora geen appressorium nodig is, maar dat hij onder een hoek de plantencelwand direct kan binnendringen. Dit biedt een interessante insteek voor toekomstige veredelingsprogramma’s.

Mijn promotieonderzoek laat de kracht van multidisciplinair onderzoek zien en legt de basis voor een nieuwe manier van kijken naar Phytophthora pathogenen en de manier waarop planten worden geïnfecteerd.

Publicaties

Meijer HJG*, Hua C*, Kots K, Ketelaar T, Govers F (2014). “Actin dynamics in Phytophthora infestans; rapidly reorganizing cables and immobile, long-lived plaques.” Cellular Microbiology 16(6): 948-961.

Hua C*, Kots K*, Ketelaar T, Govers F, Meijer HJG (2015). “Effect of flumorph on F-Actin dynamics in the potato late blight pathogen Phytophthora infestans.” Phytopathology 105(4): 419-423.

Kots K*, Meijer HJG*, Bouwmeester K, Govers F, Ketelaar T (2017). “Filamentous actin accumulates during plant cell penetration and cell wall plug formation in Phytophthora infestans.” Cellular and Molecular Life Sciences 74(5): 909-920.

Referenties