Op tijd in bloei

Warkruid luistert signaal van gastheer af

warkruid weet zijn bloei af te stemmen op zijn gastheer

Warkruid, een plant die parasiteert op andere planten, bloeit vrijwel tegelijk met zijn gastheer. De parasiet pikt het signaal van de gastheer op dat de bloemvorming in gang zet, laten Guojing Shen en collega’s zien.

Soms is een plant overdekt met een wirwar van dunne, vastzittende draden. Dat is niet best voor die plant, want die draden zijn stengels van een parasitaire plant: warkruid (Cuscuta). Wereldwijd bestaan er zo’n tweehonderd soorten van. Zij hebben als regel meerdere gastheerplanten waarop ze gedijen. En of zo’n gastheer nu vroeg of laat in het seizoen tot bloei komt, warkruid doet mee en laat zijn bloemetjes tegelijkertijd verschijnen. Guojing Shen en collega’s achterhaalden hoe Australisch warkruid (Cuscuta australis) de bloeitijd van zijn verschillende gastheren weet te volgen.

Als jonge warkruidplantjes na ontkieming eenmaal een gastheerplant te pakken hebben, verliezen ze hun wortel, zodat ze geen water en voedingsstoffen meer uit de bodem kunnen opnemen. Bovendien hebben ze geen groene bladeren die met behulp van zonlicht koolstofdioxide uit de lucht opnemen en omzetten in koolhydraten, zoals andere planten. Alles wat ze nodig hebben, halen ze uit de gastheer, waar ze zich uitbundig omheen slingeren.

Maximaal uitzuigen

Om zijn gastheer uit te zuigen, vormt warkruid talloze zuigorganen (of boorwortels, wetenschappelijke naam: haustoria) die de stengels van zijn gastheer ingroeien en contact maken met zijn zeefvaten, die organische verbindingen transporteren, en houtvaten, die water transporteren. Door die haustoria onttrekt de parasiet voeding en water aan zijn slachtoffer.

Eenjarige warkruidsoorten, zoals Cuscuta australis, groeien eerst, bloeien dan en sterven na de bloei af. De parasiet haalt het maximale uit zijn gastheer als hij tegelijk met hem bloeit. Want als hij eerder in bloei komt, bereikt hij niet de omvang die hij had kunnen bereiken door langer door te groeien. Dat betekent dat hij minder bloemen en minder zaadjes maakt dan mogelijk was geweest. Maar stelt hij het te lang uit, dan komt hij tijdens de bloei voeding te kort. Want de gastheer sluist dan zoveel mogelijk voedingsstoffen naar zijn eigen bloemen en zaden en daardoor circuleren er minder in de vaten waaruit warkruid tapt.

Warkruid moet de bloei dus afstemmen op die van zijn gastheer.

Warkruid luistert af

De meeste planten bepalen hun bloeitijd aan de hand van verandering in daglengte. Als het tijd wordt, maken de bladeren het eiwit FT (flowering locus T), dat zich via de zeefvaten over de plant verspreidt. Dit eiwit schakelt de bloemvorming aan; het is, met andere woorden, een mobiel bloeisignaal.

Warkruid zou weinig hebben aan een eigen bloeisignaal, omdat het gelijk moet opgaan met zijn gastheer. Het moet dus flexibel zijn. Het is dan ook niet vreemd dat het geen functioneel FT-eiwit lijkt te hebben. Een warkruid-variant van het eiwit is er wel, maar het zet de bloei niet in gang. Hoe regelt de parasiet zijn bloei dan wel?

Door het bloeisignaal van de gastheer af te luisteren, schrijft Shen. Hij deed onderzoek aan Australisch warkruid, maar het verhaal zal voor meer soorten gelden. Voor groot warkruid (Cuscuta europaea) bijvoorbeeld, dat je in West-Europa kunt aantreffen op brandnetel en hop; of voor klein warkruid (Cuscuta epithymum), oftewel duivelsnaaigaren, dat groeit op onder meer heide, brem, gaspeldoorn en tijm.

Bekend was al dat de parasiet via haustoria niet alleen water en voedingsstoffen aan de gastheer onttrekt, maar dat er ook allerlei biologisch actieve stoffen worden uitgewisseld.

Waaronder het FT-eiwit.

Perfecte methode

Als voor de gastheer de bloeiperiode nadert en hij FT-eiwit aanmaakt, komt dat ook in het warkruid terecht. De onderzoekers laten zien dat het eiwit van de gastheer ook in de parasiet actief is en daar de bloemvorming in gang zet.

En zo komt het helemaal goed. Afluisteren is voor warkruid een perfecte manier om de bloei goed samen te laten vallen met die van zijn gastheer.

Willy van Strien

Foto: Australisch warkruid, Cuscuta australis. Harry Rose (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY 2.0)

Bekijk de groei van vijfhoekig warkruid (Cuscuta pentagona, uit Noord-Amerika) op video

Bronnen:
Shen, G., N. Liu, J. Zhang, Y. Xu, I.T. Baldwin & J. Wu, 2020. Cuscuta australis (dodder) parasite eavesdrops on the host plants’ FT signals to flower. Proceedings of the National Academy of Sciences, 31 augustus online. Doi: 10.1073/pnas.2009445117
Liu, N., G. Shen, Y. Xu, H. Liu, J. Zhang, S. Li, J. Li, C. Zhang, J. Qi, L. Wang & J. Wu, 2020. Extensive inter-plant protein transfer between Cuscuta parasites and their host plants. Molecular Plant 13, 573-585. Doi: 10.1016/j.molp.2019.12.002