Wageningen, The Netherlands
November 25, 2009
When spider mites attack a bean plant, the plant responds by producing odours which attract predatory mites. These predatory mites then exterminate the spider mite population, thus acting as a type of “bodyguard” for the plant. However, if the plant is simultaneously attacked by whiteflies, insects that are related to aphids, the plant becomes less attractive to the predatory mites and therefore more vulnerable to spider mites. Together with German colleagues, researchers from the Laboratory of Entomology at Wageningen University published this discovery in the reputable journal Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA.
The research team studied the strength of the plant’s “cry for help” through a chemical analysis of the plant odour blend and found that one of the odour components (beta-ocimene) is produced in much lower quantities if the plant is not only attacked by spider mites, but also by whiteflies. The production of the odour decreases because of a lower expression rate of the plant gene that codes for a crucial enzyme in the production chain. When the researchers added ocimene to the odour of plants which were attacked by both species, the attraction of predatory mites was restored.
This recent breakthrough demonstrates that there are also herbivores that can interfere with a plant’s “cry for help”, possibly because the whiteflies attempt to interfere with the plant’s defence system. Spider mites also produce more offspring on a plant under attack by whiteflies. For a spider mite, there are therefore two reasons why a bean plant which is being attacked by whiteflies is better than a bean plant that is not being attacked: more offspring and fewer bodyguards. It is therefore no surprise that the researchers found that the spider mite preferred plants infested with whiteflies above plants without them.
The results of this study are significant for integrated crop protection in which a combination of methods can be used to fight various pests infesting a crop. Integrated crop protection offers effective possibilities for environmentally safe pest control, and is based on a solid knowledge of the crop system and its complex of enemies. Once it becomes clear which insects weaken plant defence systems and which strengthen them, more focused research on environmentally-safe pest control will be possible, and people will no longer be caught off guard by unexpected interference from some pest species.
The fact that plants “cry for help” at all was discovered by the Wageningen research group in 1988. Since that time, various laboratories worldwide have continued studying this topic and it is now known that many - if not all - plants apply this type of defence. The research conducted worldwide has focused primarily on the situation in which plants are only attacked by a single herbivore. In nature, the situation is much more complex, however. Plants are involved in a continuous arms race with herbivorous insects which exploit the plant as food in a variety of ways. Spider mites suck the contents of parenchyma cells. Contrary to what their name suggests, whiteflies are not actually flies at all, but sap-sucking insects related to aphids, which suck from the vascular tissue located deeper in the plant. Some insects reinforce the plant’s defence system which protects it from other predators.
Photo: whitefly and spider mite on a bean plant (© Photo: Hans Smid / bugsinthepicture.com)
Wittevlieg saboteert alarm van plant in nood
Als spintmijten een bonenplant aanvallen, reageert de plant met de productie van geurstoffen die roofmijten aantrekken. Deze roofmijten moorden de spintmijten vervolgens uit en functioneren derhalve als een soort lijfwacht voor de plant. Als de plant echter tegelijk wordt aangevallen door wittevliegen, verwant aan bladluizen, is de plant veel minder aantrekkelijk voor de roofmijten en dus kwetsbaarder. Deze ontdekking publiceren onderzoekers van het Laboratorium voor Entomologie van Wageningen University samen met Duitse collega’s in het gerenommeerde tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA van deze week.
Het onderzoeksteam onderzocht de sterkte van de hulproep van de plant met chemische analyse van de plantengeur en vond dat één van de geurstoffen (beta-ocimeen) veel minder wordt aangemaakt als de plant niet alleen door spintmijten maar ook door wittevliegen wordt aangevallen. De productie van de geurstof neemt af doordat het plantengen dat codeert voor een cruciaal enzym in de productieketen, veel minder sterk geactiveerde wordt. Als de onderzoekers ocimeen toevoegden aan de geur van planten die door beide soorten werden aangetast, kwamen de roofmijten weer op de plant in nood af.
De recente doorbraak laat zien dat er ook planteneters zijn die kunnen interfereren met de 'roep om hulp' van planten, mogelijk omdat de wittevliegen proberen de verdediging van de plant plat te leggen. Op een plant die aangevallen wordt door wittevliegen produceren spintmijten ook meer nakomelingen. Voor spintmijten is een bonenplant die is aangevallen door wittevliegen, dus in twee opzichten beter dan een onaangetaste bonenplant: meer nakomelingen en minder lijfwachten. Het is daarom niet verwonderlijk dat de onderzoekers vonden dat de spintmijten planten met wittevliegen verkiezen boven onaangetaste planten.
De resultaten van dit onderzoek zijn van belang voor geïntegreerde gewasbescherming, waarin diverse plagen in een gewas via een combinatie van methoden bestreden worden. Geïntegreerde gewasbescherming biedt effectieve mogelijkheden voor milieuveilige plaagbestrijding en is gebaseerd op gedegen kennis van het systeem van gewas en zijn complex aan belagers. Als duidelijk is welke insecten de verdediging van planten verzwakken en welke de verdediging versterken is gerichter onderzoek aan milieuveilige plaagbestrijding mogelijk en word je niet verrast door onverwachte interferentie door sommige plaagsoorten.
Dát planten 'om hulp roepen' werd in 1988 door de Wageningse onderzoeksgroep ontdekt. Inmiddels werken er wereldwijd diverse laboratoria aan dit onderwerp en is bekend dat vele – zo niet alle – planten deze vorm van verdediging hanteren. Het onderzoek heeft zich wereldwijd vooral gericht op de situatie waarin planten door slechts één aanvaller belaagd worden. In de natuur is de situatie echter veel complexer. Planten zijn in een continue wapenwedloop verwikkeld met plantenetende insecten, die de plant op verschillende wijzen als voedsel exploiteren. Spintmijten zuigen de inhoud van oppervlakkige cellen leeg. Wittevliegen, die anders dan hun naam doet vermoeden geen vliegen zijn, maar zuigende insecten die verwant zijn aan bladluizen, zuigen van het transportweefsel dieper in de plant. Sommigen insecten versterken de verdediging van planten tegen andere belagers.
Fotobijschrift: Wittevlieg en spintmijt op bonenplant. (Foto: Hans Smid / bugsinthepicture.com).
Topics
Species
