Ziekteverwekkers en ziektekiemen maken niet alleen mensen en dieren ziek. Ziekten veroorzaakt door bacteriën en schimmels kunnen grote schade aanrichten aan alle soorten planten. Een bijzonder slechte pathogene schimmel voor planten wordt roest genoemd. Dit is niet dezelfde roest die je op metalen aantreft, maar het heeft een vergelijkbare felrode, oranje, gele en bruine kleur die afbreuk kan doen aan het uiterlijk van een meer decoratieve plant. Belangrijk is dat het ook belangrijke gewassen kan vernietigen, waaronder tarwe en gerst.
[Related: Fungi spores and knitting combine to make a durable and sustainable building material.]
Roest verspreidt zich – net als COVID-19 – door de lucht en verspreidt zich naar gezonde planten via cellen die sporen worden genoemd. Begrijpen hoe deze sporen bewegen is de sleutel tot het ontwerpen van betere manieren om planten te beschermen. Met behulp van hogesnelheidscamera’s werd het onderzoek op 31 januari in het tijdschrift gepubliceerd Wetenschappelijke vooruitgang geanalyseerd hoe plantensporen worden verspreid. Het onthulde hoe kleine ‘tornado’s’ ziekteverwekkers overbrengen van geïnfecteerde planten naar gezonde planten.
Wanneer een regendruppel een blad van een tarweplant raakt dat besmet is met roest, zal het blad fladderen en kleine luchtstroompjes creëren die de sporen verspreiden. Net als virusdeeltjes die bij het hoesten in een niesbui terechtkomen, kunnen ze vervolgens gezonde planten infecteren.
In het onderzoek gebruikte een team van Cornell University een hogesnelheidscamera om dit proces te analyseren. Dit zou een stap kunnen zijn in de richting van het bedenken van een strategie om de verspreiding van ziekteverwekkers door virussen, bacteriën en oomycetenschimmels uit plantenbladeren te helpen verminderen.
Dankzij de beelden kon het team het traject van de sporen voorspellen en hoe ze worden meegevoerd door de cycloonachtige draaikolk die de bladeren creëert. Het team gebruikte technieken die vaak worden gebruikt om geofysische stromingen te bestuderen: grote oceanische en atmosferische luchtstromen zoals de jetstream. Ze verminderden deze luchtstromen met verschillende ordes van grootte om de wervelingen in de lucht rond een springend tarweblad te begrijpen en te voorspellen.
“Het is als een kleine tornado in de lucht”, zei co-auteur en biofysicus van de Cornell University Sunghwan Jung in een verklaring. “We beschrijven de omvang van dit soort draaikolken, en wanneer ze zich gaan vormen en hoe de sporen zich verplaatsen, dus het is allemaal voorspelbaar.”
[Related: To protect the world’s pasta, scientists peered inside fettuccine’s DNA.]
Het team gebruikte holle miniatuurglasdeeltjes om echte sporen na te bootsen vanwege de beperkingen van het werken met levende sporen. Deze methode hielp hen in te schatten hoeveel sporen er van het blad zouden kunnen komen, in welke richting ze zouden kunnen vliegen en hoe ver ze zich van de geïnfecteerde plant zouden verwijderen.
Het team hoopt dat de gegevens uit dit onderzoek kunnen helpen bij het ontwikkelen van nieuwe methoden om te voorkomen dat sporen gezonde planten infecteren die rechtstreeks naar de bron van sporenverspreiding gaan.
‘We hebben nog geen oplossing kunnen vinden’, zei Jung. “Maar als we dit soort wervelende structuren rond het blad op de een of andere manier onder controle kunnen houden, kunnen we de verspreiding van sporen naar nieuwe planten verminderen.”