Aanvalswapens van pathogenen:
Niet alleen schimmels en bacteriën kunnen planten ziektes veroorzaken maar ook
nematoden als een aaltje. Stoffen uit de wortel zorgen ervoor dat de aal uit zijn ei komt. Hij
gebruikt vervolgens zijn stylus (pathogeniteitsfactor) om de wortelcellen van de plant binnen
te dringen. De stylus bevat ook celwand afbrekende enzymen om door wortelcellen te
komen. De centrale cilinder (die veel voedingsstoffen en water bevat) is het doel van de
nematode. De stylus van de nematode gaat door de celwand en invagineert het
plasmamembraan en secreteert secretie-eiwitten die de nucleus aanvallen. De genetische
activatie van de cel is hoger en de vacuole wordt vervangen door actief cytoplasma.
Daarnaast wordt de cel een syncytium (cel met meerdere kernen) met omliggende cellen.
De stylus vormt een tube om voedingsstoffen uit het syncytium op te nemen. Mannelijke
nematoden verlaten op een gegeven moment de wortel en de vrouwelijke nematoden blijven
hun leven lang aan de wortel vastzitten en groeien heel lang door (ze breken uiteindelijk uit
de wortel). Ze laten stofjes vrij dat de mannelijke nematoden aantrekken. De vrouwelijke
nematoden heeft heel veel voedingsstoffen nodig en alle eitjes binnen haar worden
bevrucht. Het vrouwtje sterft uiteindelijk, maar heeft wel veel bevruchte eitjes. Lange rotaties
of track crops (crops waarop de nematoden niet kunnen leven) zijn nodig voor overleving
van gewassen.
Pathogeniteitsfactor:
- Stofjes voor afbreken celwanden
- Stylus/stylet
- Stofjes die genexpressie verhogen, vacuole afbreken en celwand afbreken
Saprofyten: kunnen voedsel alleen uit dood materiaal halen → geen pathogeniteitsfactor
Pathogenen: kunnen voedsel uit levende plantencellen halen → wel pathogeniteitsfactor
Verschillende pathogeniteitsfactoren:
Infectie en kolonisatie: door natuurlijke openingen zoals wondjes, stomata en nectarthode,
maar ook door hydrathoda die overtollige water naar buiten brengen. Bacteriën kunnen in
de druppeltjes aan de buitenkant gaan zitten en weer naar binnen worden getrokken door
watertekort kunnen zij de plant infecteren. Pathogeniteitsfactoren om te koloniseren zijn
bijvoorbeeld
- Een flagel bij bacteriën of de mogelijkheid om via een host te reizen voor een virus.
- Het type III secretiesysteem: deze structuur kan een stylet vormen dat het host
membraan kan overbruggen waardoor toxines of stofjes die het afweersysteem
aanvallen in de plantencel kunnen worden gebracht (bv pseudomonas).
- Appressorium: kan een hele hoge druk uitoefenen en wordt vaak door schimmels
gebruikt om door plantenmateriaal heen te prikken en voedingsstoffen te kunnen
opnemen.
, - Cutinases: cuticula is de eerste laag van de plantencel zonder appressorium.
Cuticula bevatten ook cutine monomeren die als signaal dienen voor de bacterie.
Hierdoor wordt het cutinasegen aangezet. Cutinase wordt versneld gemaakt en gaan
cutine monomeren afbreken waardoor de bacterie kan doordringen in de cuticula
- Celwandsplitsende enzymen: celwand bestaat uit cellulose en pectine die moeten
worden afgebroken. Schimmels en bacteriën produceren cellulase en pectinase
wanneer de micro-organismen cellulose of pectine waarnemen en staan dus niet
altijd aan. Necrotrofe pathogenen produceren veel van deze enzymen, omdat ze grof
te werk mogen gaan.
- Haustorium: specifieke pathogeniteitsfactor van biotroof. Voedingsstructuur met
tentakels in de plantencel (voor meer oppervlakte voor voedingsopname). De
plasmamembraan wordt niet kapotgemaakt, maar er wordt een nauwe verbinding
gemaakt. Biotrofen (zoals meeldauw) maken soms ook celwandafbrekende enzymen
maar met veel minder geweld dan necrotrofen.
Meeldauw gebruikt appressorium, celwandafbrekende enzymen en haustorium als
pathogeniteitsfactoren. Het zijn schimmels die hun mycelium vormen buiten de plant. De
planten hebben verschillende genen om de infectie van de schimmel te stoppen. Een
voorbeeld hiervan is densieve necrosis waarbij omliggende cellen apoptose plegen zodat
de schimmel zich niet kan verspreiden door de plant heen.
Afweermechanismen van de plant:
Immuunsysteem lijkt op die van dieren. Plant herkent algemene pathogeniteitsfactoren
(PAMPs) zoals flaggeline of chitine via PRRs (patho recognition receptor). Er komt een
immuunrespons op gang waardoor pathogenen dood gaan. Micro-organismen hebben
bepaalde stoffen ontwikkeld (effectors) die de immuunsignalering blokkeren/remmen.
Effector-triggered immunity is nodig voor de plant om effectoren te blokkeren, zodat de
immuunresponse toch op gang kan worden gebracht.
, Waardplant: plant die gevoelig is voor een bepaalde ziekte (micro-organisme). Pathogeen
wordt niet of te laat herkend → compatibele interactie.
Compatibele interactie: interactie waarbij het pathogeen in staat is om de plant ziek te
maken, zijn levenscyclus te voltooien en zich te verspreiden naar een andere plant.
Incompatibele interactie: plant kan effector van pathogeen herkennen en immuunreactie
opwekken. De plant is resistent tegen dit pathogeen.
Niet-waardplant: plantensoort wordt nooit ziek door een individu van een plantenziekte. De
plant is altijd immuun. Dit is vaak het geval, omdat ziekteverwekkers maar een gering aantal
planten ziek kunnen maken.
Resistentie: het geheel aan eigenschappen van de plant, dat maakt dat deze in de praktijk
weinig of niet wordt aangetast door het pathogeen.
Vatbaarheid: het geheel aan eigenschappen van de plant, dat een plant meer of minder
geschikt maakt als gastheer voor een pathogeen.
Balans tussen resistentiefactoren en pathogeniteitsfactoren bepaalt mate van ziekte.
Compatibele interactie werkt met het PAMP-triggered immuunsysteem. Planten van
dezelfde soort hebben genetische variatie waardoor vatbaarheid binnen een soort verschilt.
Er is wel altijd een compatibele interactie, omdat de plant altijd ziek is.
Immuunresponse (PTI):
- Celwandversteviging: lignine is veel meer aanwezig in
ziek blad dan in gezond blad
- Phenylalanine ammonia-lyase pathway: speelt een
belangrijke route binnen de immuunresponse door de
productie van afweerstoffen zoals lignine
- Productie van antimicrobiële stoffen (fytoalexinen):
worden als reactie op een infectie snel of minder snel gaan
maken. Fytoalexinen worden niet gemaakt wanneer er
geen infectie is opgetreden.
- Celwandversteviging door callose: aaneenrijging van
suikermoleculen die ervoor zorgen dat de schimmel veel
moeilijker naar binnen kan dringen met zijn appressorium
door het vormen van de calloseprop/papilla.
- Celwandafbrekende enzymen van de plant: glucanase en
chitinase
Niet alleen schimmels en bacteriën kunnen planten ziektes veroorzaken maar ook
nematoden als een aaltje. Stoffen uit de wortel zorgen ervoor dat de aal uit zijn ei komt. Hij
gebruikt vervolgens zijn stylus (pathogeniteitsfactor) om de wortelcellen van de plant binnen
te dringen. De stylus bevat ook celwand afbrekende enzymen om door wortelcellen te
komen. De centrale cilinder (die veel voedingsstoffen en water bevat) is het doel van de
nematode. De stylus van de nematode gaat door de celwand en invagineert het
plasmamembraan en secreteert secretie-eiwitten die de nucleus aanvallen. De genetische
activatie van de cel is hoger en de vacuole wordt vervangen door actief cytoplasma.
Daarnaast wordt de cel een syncytium (cel met meerdere kernen) met omliggende cellen.
De stylus vormt een tube om voedingsstoffen uit het syncytium op te nemen. Mannelijke
nematoden verlaten op een gegeven moment de wortel en de vrouwelijke nematoden blijven
hun leven lang aan de wortel vastzitten en groeien heel lang door (ze breken uiteindelijk uit
de wortel). Ze laten stofjes vrij dat de mannelijke nematoden aantrekken. De vrouwelijke
nematoden heeft heel veel voedingsstoffen nodig en alle eitjes binnen haar worden
bevrucht. Het vrouwtje sterft uiteindelijk, maar heeft wel veel bevruchte eitjes. Lange rotaties
of track crops (crops waarop de nematoden niet kunnen leven) zijn nodig voor overleving
van gewassen.
Pathogeniteitsfactor:
- Stofjes voor afbreken celwanden
- Stylus/stylet
- Stofjes die genexpressie verhogen, vacuole afbreken en celwand afbreken
Saprofyten: kunnen voedsel alleen uit dood materiaal halen → geen pathogeniteitsfactor
Pathogenen: kunnen voedsel uit levende plantencellen halen → wel pathogeniteitsfactor
Verschillende pathogeniteitsfactoren:
Infectie en kolonisatie: door natuurlijke openingen zoals wondjes, stomata en nectarthode,
maar ook door hydrathoda die overtollige water naar buiten brengen. Bacteriën kunnen in
de druppeltjes aan de buitenkant gaan zitten en weer naar binnen worden getrokken door
watertekort kunnen zij de plant infecteren. Pathogeniteitsfactoren om te koloniseren zijn
bijvoorbeeld
- Een flagel bij bacteriën of de mogelijkheid om via een host te reizen voor een virus.
- Het type III secretiesysteem: deze structuur kan een stylet vormen dat het host
membraan kan overbruggen waardoor toxines of stofjes die het afweersysteem
aanvallen in de plantencel kunnen worden gebracht (bv pseudomonas).
- Appressorium: kan een hele hoge druk uitoefenen en wordt vaak door schimmels
gebruikt om door plantenmateriaal heen te prikken en voedingsstoffen te kunnen
opnemen.
, - Cutinases: cuticula is de eerste laag van de plantencel zonder appressorium.
Cuticula bevatten ook cutine monomeren die als signaal dienen voor de bacterie.
Hierdoor wordt het cutinasegen aangezet. Cutinase wordt versneld gemaakt en gaan
cutine monomeren afbreken waardoor de bacterie kan doordringen in de cuticula
- Celwandsplitsende enzymen: celwand bestaat uit cellulose en pectine die moeten
worden afgebroken. Schimmels en bacteriën produceren cellulase en pectinase
wanneer de micro-organismen cellulose of pectine waarnemen en staan dus niet
altijd aan. Necrotrofe pathogenen produceren veel van deze enzymen, omdat ze grof
te werk mogen gaan.
- Haustorium: specifieke pathogeniteitsfactor van biotroof. Voedingsstructuur met
tentakels in de plantencel (voor meer oppervlakte voor voedingsopname). De
plasmamembraan wordt niet kapotgemaakt, maar er wordt een nauwe verbinding
gemaakt. Biotrofen (zoals meeldauw) maken soms ook celwandafbrekende enzymen
maar met veel minder geweld dan necrotrofen.
Meeldauw gebruikt appressorium, celwandafbrekende enzymen en haustorium als
pathogeniteitsfactoren. Het zijn schimmels die hun mycelium vormen buiten de plant. De
planten hebben verschillende genen om de infectie van de schimmel te stoppen. Een
voorbeeld hiervan is densieve necrosis waarbij omliggende cellen apoptose plegen zodat
de schimmel zich niet kan verspreiden door de plant heen.
Afweermechanismen van de plant:
Immuunsysteem lijkt op die van dieren. Plant herkent algemene pathogeniteitsfactoren
(PAMPs) zoals flaggeline of chitine via PRRs (patho recognition receptor). Er komt een
immuunrespons op gang waardoor pathogenen dood gaan. Micro-organismen hebben
bepaalde stoffen ontwikkeld (effectors) die de immuunsignalering blokkeren/remmen.
Effector-triggered immunity is nodig voor de plant om effectoren te blokkeren, zodat de
immuunresponse toch op gang kan worden gebracht.
, Waardplant: plant die gevoelig is voor een bepaalde ziekte (micro-organisme). Pathogeen
wordt niet of te laat herkend → compatibele interactie.
Compatibele interactie: interactie waarbij het pathogeen in staat is om de plant ziek te
maken, zijn levenscyclus te voltooien en zich te verspreiden naar een andere plant.
Incompatibele interactie: plant kan effector van pathogeen herkennen en immuunreactie
opwekken. De plant is resistent tegen dit pathogeen.
Niet-waardplant: plantensoort wordt nooit ziek door een individu van een plantenziekte. De
plant is altijd immuun. Dit is vaak het geval, omdat ziekteverwekkers maar een gering aantal
planten ziek kunnen maken.
Resistentie: het geheel aan eigenschappen van de plant, dat maakt dat deze in de praktijk
weinig of niet wordt aangetast door het pathogeen.
Vatbaarheid: het geheel aan eigenschappen van de plant, dat een plant meer of minder
geschikt maakt als gastheer voor een pathogeen.
Balans tussen resistentiefactoren en pathogeniteitsfactoren bepaalt mate van ziekte.
Compatibele interactie werkt met het PAMP-triggered immuunsysteem. Planten van
dezelfde soort hebben genetische variatie waardoor vatbaarheid binnen een soort verschilt.
Er is wel altijd een compatibele interactie, omdat de plant altijd ziek is.
Immuunresponse (PTI):
- Celwandversteviging: lignine is veel meer aanwezig in
ziek blad dan in gezond blad
- Phenylalanine ammonia-lyase pathway: speelt een
belangrijke route binnen de immuunresponse door de
productie van afweerstoffen zoals lignine
- Productie van antimicrobiële stoffen (fytoalexinen):
worden als reactie op een infectie snel of minder snel gaan
maken. Fytoalexinen worden niet gemaakt wanneer er
geen infectie is opgetreden.
- Celwandversteviging door callose: aaneenrijging van
suikermoleculen die ervoor zorgen dat de schimmel veel
moeilijker naar binnen kan dringen met zijn appressorium
door het vormen van de calloseprop/papilla.
- Celwandafbrekende enzymen van de plant: glucanase en
chitinase
