Van planten afgeleide essentiële oliën (EO’s) vinden toepassingen in verschillende industrieën, zoals wasmiddelen, cosmetica, farmacologie en voedseladditieven. Bovendien hebben EO’s een uitzonderlijk veiligheidsprofiel en zijn hun talrijke bio-activiteiten zeer gunstig voor de menselijke gezondheid. Naast deze voordelen is gebleken dat EO’s ook insectenwerende reacties opwekken door neurotoxische effecten te veroorzaken.
Terpenoïden zijn overvloedig aanwezig in EO’s van planten en hebben brede aandacht gekregen omdat ze de afweerreacties van planten kunnen reguleren door de expressie van afweergenen te reguleren. Sojabonen- en komatsuna-planten ervaren bijvoorbeeld, wanneer ze in de buurt van munt worden gekweekt, een aanzienlijke verbetering in de verdedigingseigenschappen en worden resistent tegen herbivoren. Dit fenomeen treedt op via een proces dat bekend staat als ‘afluisteren’, waarbij vluchtige stoffen vrijkomen uit de muntplant. Deze vluchtige stoffen activeren de verdedigingsgenen en beschermen zo tegen mogelijke bedreigingen voor herbivoren.
Tegenwoordig is het toepassen van chemische pesticiden de voorkeursmethode voor gewasbescherming, maar de schade die ze veroorzaken aan het milieu en de ecosystemen, samen met de noodzaak om de voedselproductiviteit te verhogen, benadrukt de noodzaak van veiligere alternatieven. Er is dus dringend behoefte aan onderzoek naar potentiatoren voor de verdediging van planten. In dit opzicht maakt de beschikbaarheid van EO’s ze aantrekkelijke kandidaten als milieuvriendelijke plantverdedigingsactivatoren. Er is echter een gebrek aan voldoende bewezen voorbeelden om aan de vraag te voldoen.
Om dit aan te pakken heeft een onderzoeksteam onder leiding van professor Gen-ichiro Arimura van de afdeling Biologische Wetenschappen en Technologie van de Tokyo University of Science (TUS) de werkzaamheid van 11 EO’s beoordeeld bij het activeren van de verdedigingsreacties van tomaten. “EO’s die voor verschillende doeleinden als geurstof worden gebruikt, bevatten geurcomponenten, die mogelijk als vluchtige stoffen kunnen werken bij het verlenen van resistentie tegen plagen. We wilden de effecten van deze EO’s op de resistentie tegen insectenplagen van planten onderzoeken”, zegt prof. Arimura. De bevindingen van het team werden op 18 maart 2024 gepubliceerd in het Journal of Agricultural and Food Chemistry.
Het team profileerde de effecten van met terpenoïden verrijkte EO’s op tomatenplanten. Ze pasten met ethanol verdunde oplossingen van 11 verschillende EO’s toe op de grond van tomatenplanten in potten, voerden moleculaire analyses uit om de genexpressie in bladweefsel te bestuderen en observeerden dat EO van roos (REO) de transcriptieniveaus van PIR1 en PIN2, de betrokken genen, verhoogde. op het gebied van plantenverdediging. Bovendien vertoonden tomatenplanten behandeld met REO verminderde bladschade veroorzaakt door de larven van Spodoptera litura (een mottensoort) en Tetranychus urticae (een mijtenplaag). Om de mogelijkheid van bredere toepassing te onderzoeken, voerden de onderzoekers bovendien een veldexperiment uit om de REO-activiteit in veldomstandigheden te meten. Ze observeerden een vermindering van 45,5% in de schade aan tomatenplagen vergeleken met de controleoplossing. De onderzoekers zijn van mening dat REO zou kunnen dienen als een levensvatbaar alternatief voor pesticiden tijdens de winter- en lenteseizoenen, wanneer de plagen minder ernstig zijn, en het gebruik van pesticiden in de zomer met bijna 50% zou kunnen verminderen.
Prof. Arimura legt de onderzoeksresultaten uit en zegt: “REO is rijk aan β-citronellol, een erkend insectenwerend middel, dat de werkzaamheid van REO vergroot. Hierdoor werd de schade veroorzaakt door de mottenlarven en mijten aanzienlijk geminimaliseerd, wat bevestigt dat REO een effectief middel is. De bevindingen toonden ook aan dat een lage concentratie REO T. urticae niet afstootte, maar Phytoseiulus persimilis aantrok, een roofdier van deze spintmijten, en dus een dubbele functie van REO vertoonde.”
Over het geheel genomen benadrukt de studie de rol van met β-citronellol verrijkte EO bij het activeren van afweergenen in tomatenbladeren. Bovendien levert het bewijs dat REO een effectieve biostimulant is voor het verbeteren van de verdediging van planten tegen ongedierte, wat ook veilig is omdat het niet leidt tot fytotoxiciteit en geen toxische residuen achterlaat. “Onze studie suggereert een praktische aanpak voor het bevorderen van de biologische tomatenproductie die milieuvriendelijke en duurzame praktijken aanmoedigt. Dit onderzoek kan deuren openen voor nieuwe biologische landbouwsystemen. De dageraad van krachtige milieuvriendelijke en natuurlijke pesticiden staat voor de deur”, besluit prof. Arimura.
Tokyo University of Science