Heeft droogtestress geleid tot madeliefjesbomen?

Leiden (NL), 28 maart 2018 – Een internationaal team van wetenschappers heeft ontdekt dat verhoute planten (struiken en bomen) meer droogteresistent zijn dan de niet-verhoute neefjes (kruidachtige planten) waaruit ze zijn geëvolueerd. Ze onderzochten madeliefjesbomen die uitsluitend voorkomen op de Canarische Eilanden en Madeira.

Volg onze verhalen

Bij Naturalis zijn we dag en nacht bezig om de collectie aan te vullen als rijksmuseum, academisch onderzoeksinstituut en erfgoedinstelling.

FacebookTwitterInstagramYouTube

Deze ontdekking, vandaag gepubliceerd in het vaktijdschrift Functional Ecology, toont aan dat houtvorming bij planten een belangrijke bijdrage kan leveren aan verhoogde droogteresistentie, wat potentiële implicaties heeft voor heel wat niet-verhoute gewassen die zullen lijden onder de intensievere en langere droogteperiodes zoals voorspeld in modellen van klimaatverandering.

Het aantal boom- en struikvormige soorten op eilanden is proportioneel veel hoger dan op het naburige vasteland. Dit fenomeen staat bekend als ‘eilandhoutigheid’ en werd indertijd al opgemerkt en uitvoerig bestudeerd door Charles Darwin. Darwin suggereerde dat veel struiken en bomen op eilanden waarschijnlijk zijn geëvolueerd vanuit niet-verhoute, verwante soorten op het vasteland.

Onze huidige kennis over de evolutie van planten ondersteunt Darwin’s visie dat honderden niet-verhoute plantengroepen onafhankelijk van elkaar zijn geëvolueerd naar houtige soorten na kolonisatie van die eilanden. Wetenschappers begrijpen echter nog steeds niet volledig waarom sommige planten verhouten maar anderen niet. Een vermoeden is dat verhoute planten misschien beter bestand zouden zijn tegen droogte.

Madeliefjesboom
Foto:Een madeliefjesboom (Argyranthemum frutescens) langs de droge kusten van het eiland Tenerife (Canarische Eilanden) – Frederic Lens (Naturalis Biodiversity Center)

Om deze eeuwenoude vraag te beantwoorden, hebben onderzoekers van Naturalis Biodiversity Center (Nederland), in samenwerking met collega’s van de universiteiten van Bordeaux en Clermont Auvergne (Frankrijk), La Laguna (Tenerife, Canarische Eilanden), en UNICAMP (São Paulo, Brazilië), verschillen in droogteresistentie bestudeerd tussen madeliefjesbomen op de Canarische eilanden en hun niet-verhoute neefjes van het Europese continent.

De auteurs hebben nu voor het eerst aangetoond dat er een duidelijke link is tussen eilandhoutigheid en verhoogde droogteresistentie. Dit deden zij door de inwendige structuur van de stengels van beide soorten te observeren, en door de snelheid van het watertransport in de stengels te meten bij verschillende niveaus van droogtestress die in het laboratorium werden nagebootst. Met behulp van deze labmetingen gingen de onderzoekers na bij welk niveau van droogtestress spontaan luchtbellen worden gevormd in de houtvaten van de madeliefjes. Deze houtvaten zijn namelijk essentieel voor het transport van water in planten. Luchtbellen kunnen de houtvaten geheel blokkeren, zodat het watertransport in de plant stilvalt. Dit wordt aangeduid met de term ‘hydraulic failure’ en is één van de belangrijkste oorzaken van plantsterfte bij intense droogte. Het bleek dat de stengels van de madeliefjesbomen beter in staat zijn om luchtbelvorming te vermijden tijdens droogteperiodes dan de stengels van de niet-verhoute madeliefjes.

Madeliefjes
Foto: kruidachtige madeliefjes (Bellis perennis) zoals die ook bij ons in Nederland voorkomen.

Het is verleidelijk om aan te nemen dat droogtestress in een ver verleden de oorzaak was van houtvorming bij de madeliefjesbomen. Om dit met zekerheid te kunnen zeggen, willen de onderzoekers het oerklimaat reconstrueren van de periode waarin de houtige madeliefjes (en de 37 andere  plantengroepen die zijn verhout op de Canarische Eilanden) zijn ontstaan. Als er sprake blijkt te zijn van een droger wordend klimaat in de periode dat de planten zijn verhout, is een causaal verband tussen houtvorming en verhoogde droogtestressresistentie zeer waarschijnlijk.

Als houtvorming echt optreedt als wapen tegen droogte, biedt dat interessant perspectief voor de toekomst. Wetenschappers kunnen dan verdere stappen zetten in het kraken van de genetische code die verantwoordelijk is voor houtvorming. Op die manier kan men ervoor zorgen dat voedsel, zoals aardbeien, aardappels, sla, bonen, erwten, en komkommers, in de toekomst aan bomen kan groeien die beter bestand zijn tegen de droogte.

“Dit zou ons toelaten om verhoute, en dus grotere maar vooral meer droogteresistente planten te telen in een tijdperk van een veranderend klimaat en een alsmaar stijgende menselijke populatie die meer voedsel vereist”, zegt Dr Frederic Lens van Naturalis Biodiversity Center.

Het onderzoek van Frédéric en zijn collega's verscheen in het wetenschappelijk tijdschrift Functional Ecology en is te bekijken via deze link: https://besjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/1365-2435.13085

Lees hier het interview met Frederic van de NOS: 'Een aardbeienboom als oplossing voor voedseltekorten?

Referenties

Larissa Doria et al (2018) ‘Insular woody daisies (Argyranthemum, Asteraceae) are more resistant to drought-induced hydraulic failure than their herbaceous relatives, Functional Ecology