Meer giftige planten door verandering klimaat

Als gevolg van klimaatverandering zal de temperatuur in Nederland naar verwachting stijgen, voornamelijk in de winter. Daarnaast wordt een toename van de gemiddelde hoeveelheid neerslag, hittegolven en extreme regenbuien met onweer en hagel voorspeld. Deze veranderingen kunnen gevolgen hebben voor het vóórkomen van voor grazers giftige planten in Nederland.

Planten reageren op omgevingsstressoren

door de productie van diverse secundaire metabolieten, stoffen die niet direct betrokken zijn bij de groei, ontwikkeling en reproductie van de plant. Bepaalde groepen van secundaire metabolieten zijn giftig en grazers kunnen via hun voeding aan een breed scala van deze stoffen worden blootgesteld. In vergelijking met andere delen van de wereld, met een warmer en minder stabiel klimaat, komen intoxicaties van grazers als gevolg van blootstelling aan giftige planten in Nederland relatief weinig voor. Incidentele gevallen van plantvergiftigingen zijn vaak gerelateerd aan ruwvoer dat afkomstig is uit natuurgebieden of uit het buitenland. Zo werd in de afgelopen jaren het alkaloïd colchicine-bevattende herfsttijloos (Colchicum autumnale) meerdere keren aangetroffen in hooi dat uit Frankrijk en Zuid-Duitsland was geïmporteerd (Gezondheidsdienst voor Dieren, 2014). Colchicine belemmert de mitotische spoelvorming en tast snel delende cellen aan, zoals die in het maagdarmkanaal. Diarree is dan ook een veelvoorkomend verschijnsel.

Klimaateffecten

De effecten van klimaatverandering, temperatuurstijging, toename van de hoeveelheid neerslag, hittegolven en extreme buien, kunnen invasieve exotische soorten in staat stellen beter te gedijen, waardoor nieuwe giftige planten in Nederland zullen voorkomen, of kunnen het metabolisme van planten die al in Nederland voorkomen veranderen en ze hierdoor toxischer maken. Bovendien beïnvloedt klimaatverandering het risico op inname van toxische planten tijdens begrazing van weilanden, vooral als droogte leidt tot een lagere beschikbaarheid van smakelijkere planten. Bij droogte kunnen tevens ruwvoertekorten ontstaan, hetgeen de behoefte aan import van ruwvoer uit het buitenland verhoogt. De wijze waarop de toxineproductie van planten wordt beïnvloed door klimaatfactoren is echter complex en hangt af van het type plant en het type toxine. In het algemeen nemen toxineconcentraties toe wanneer planten abiotische of biotische stress ondervinden. Abiotische stressoren zijn onder andere droogte, langdurige schaduw, sterke UV-straling (geassocieerd met onbewolkte hemels tijdens droogteperiodes), hagel of extreme temperaturen. Dit komt overeen met de ‘resource availability hypothesis’, die veronderstelt dat planten meer investeren in beschermingsmechanismen wanneer er onvoldoende energiebronnen beschikbaar zijn voor groei (Coley, Bryant, & Chapin, 1985). Ook kunnen biotische stressoren zoals beschadiging door herbivoren of pathogenen de toxineproductie van de plant beïnvloeden (Bidart‐Bouzat, M. G., & Imeh‐Nathaniel, A., 2008; Selmar & Kleinwächter, 2013; Akula & Ravishankar, 2011; Møller, 2010).

Figuur 1
Ergotalkaloïd-geïnduceerde pootlaesies bij een kalf (foto: Steve Ensley).

Cyanogene glycosiden

Cyanogene glycosiden vormen een groep stoffen die wordt geproduceerd door onder andere witte klaver, varen, wilde sorgo, vingergras en pijlgras. Cyanogene glycosiden zijn stabiel in intacte planten dankzij compartimentering van het hydrolyserende enzym dat verantwoordelijk is voor de omzetting van cyanogene glycosiden in het toxische waterstofcyanide. Beschadiging van planten (bijvoorbeeld door kauwen, vrieskou, hagel of verwelking) maakt mengen tussen verschillende celcompartimenten in de plant mogelijk, wat resulteert in de vorming van waterstofcyanide. Sommige plantensoorten missen deze hydrolyserende enzymen en zijn daarom niet van nature cyanogeen. Deze planten kunnen echter nog steeds giftig zijn voor herkauwers, omdat de pensflora de verbindingen kan afbreken tot waterstofcyanide. Metabolieten van waterstofcyanide remmen de schildklierfunctie en kunnen hierdoor onder andere groeivertraging in jonge dieren teweegbrengen. Bij lacterende dieren daalt het jodiumgehalte in de melk en kan de geur en smaak afwijken. Acute vergiftiging is moeilijk te diagnosticeren aangezien sterfte snel optreedt na ademhalingsproblemen en neurologische verschijnselen. Sommigen beschrijven een typische bittere amandelgeur postmortaal (Stegelmeier et al., 2013). Cyanogene glycosideconcentraties bereiken een maximum in jonge zaailingen van kruiden en grassoorten met een hoog productiepotentieel voor dit toxine, zoals klaver en sorghumsoorten, en nemen af naarmate de plant groeit en ontwikkelt. Groeivertraging resulteert in planten die minder zijn ontwikkeld en dus meer cyanogene glycosiden bevatten (Gleadow & Møller, 2014).

Coumarines en furanocoumarines

Twee andere belangrijke toxinegroepen zijn coumarines en furanocoumarines. Coumarines kunnen door schimmels (bijvoorbeeld in kuil of hooi) worden omgezet in dicoumarol, een potente vitamine K-antagonist en anticoagulans. Honingklaver is een beruchte bron van coumarines (Matos et al., 2015). Coumarines kunnen UV-licht absorberen en een toename van UV-straling resulteert in een verhoogde coumarineproductie in de plant, waarschijnlijk als beschermingsmechanisme (Dixon et al. 2001). Furanocoumarines zijn sterk fotosensibiliserende stoffen die bij onder andere zoogdieren ernstige blaren en huidirritatie veroorzaken. Citrus kan een bron van chronische blootstelling zijn aan coumarines en furanocoumarines, bijvoorbeeld wanneer het wordt toegevoegd aan mengvoer (Dugrand-Judek et al., 2015). Ook komen deze stoffen voor in gewone berenklauw, dat soms aanwezig is in ruwvoer (Zobel & Brown, 1990).

Endofyten

Een belangrijke relatie in de context van toxineproductie is de symbiose tussen planten en endofyten: schimmels die in de plantenweefsels leven en de toxineproductie van de plant initiëren of versterken. Dit helpt de plant te concurreren om voedingsstoffen met andere organismen (bijvoorbeeld bodembacterien) en maakt de plant minder aantrekkelijk voor herbivoren (Bastias et al., 2017). Daarnaast stimuleert de aanwezigheid van endofyten de weerstand van de plant, waardoor deze robuuster wordt. Endofyten worden verticaal overgedragen via de zaden van de gastheerplant en verspreiden in het algemeen niet tussen planten. Een klassiek voorbeeld is het alkaloïd lolitrem B – geproduceerd door de endofyt Neotyphodium lolii – in Engels raaigras. Engels raaigrasintoxictatie wordt gekenmerkt door tremoren en ataxie, vaak bij meerdere dieren op een bedrijf. Gezien de rol van endofyten bij het verhogen van de stresstolerantie van de plant, is het niet verrassend dat hitte- of droogtestress en sterke begrazing door herbivoren leidt tot een hogere infectiefrequentie van planten met endofyten (Brosi et al., 2011). In het afgelopen decennium is in Noord-Europa een toename van de frequentie van ergotalkaloïden gevonden, afkomstig van onder andere Neotyphodium coenophialum (in rietzwenkgras) en Claviceps spp. (in granen). Deze verbindingen zijn zeer stabiel in de pens van herkauwers, waardoor de kans dat een klinische toxicose optreedt toeneemt (Fink-Gremmels, 2008a). Ergotalkaloïden veroorzaken vasoconstrictie en verminderen de doorbloeding van extremiteiten. In een vroeg stadium wordt kreupelheid waargenomen, beginnend aan de achterhand. Dit kan overgaan in necrose van de distale delen van de ledematen (figuur 1). De staart en oren kunnen ook worden aangetast (Faeth & Fagan, 2002; Rodriguez et al., 2009).

Schimmels

De fytopathogene schimmels zoals Aspergillus, Fusarium en Penicillium spp. (en de mycotoxinen die deze produceren) vallen buiten de opzet van dit artikel, maar zijn relevant gezien de stress en/of schade die zij in de plant kunnen aanrichten wat de productie van planttoxinen stimuleert. Gewassen die in natte of overstroomde gebieden groeien, kunnen gemakkelijker besmet raken met schimmels. Hoewel droogte ongunstig is voor de sporulatie van schimmels zijn planten gevoeliger voor schimmelinfecties onder droge omstandigheden (Rosenzweig et al., 2001). Insecten spelen een rol bij het verspreiden van mycotoxische schimmels tussen gewassen. Bij hogere omgevingstemperaturen neemt de voedingssnelheid van insecten die ‘s nachts actief zijn toe, wat leidt tot meer verspreiding van schimmels tussen gewassen (Paterson & Lima, 2010).

Plantenstress

Naar verwachting zal plantenstress vooral optreden in Nederland tijdens hittegolven in de zomer of tijdens strenge winters. Dit kan een verhoogde toxineproductie teweegbrengen en resulteren in blootstelling van grazers aan toxineniveaus die de afbraakcapaciteit van de pensflora (in herkauwers) overschrijden en (sub)klinische verschijnselen veroorzaken (Fink-Gremmels, 2010). Het herkennen van dergelijke verschijnselen wordt in de toekomst wellicht relevanter voor dierenartsen. Het is belangrijk om bedacht te zijn op mogelijke veranderingen in de kwaliteit van ruwvoer dat is gegroeid onder extreme weersomstandigheden. Daarnaast is oplettendheid geboden bij ruwvoer uit natuurgebieden die niet goed zijn gecontroleerd op de aanwezigheid van giftige planten.

Tekst Anne-Fleur Brand

Literatuurlijst

Om te kunnen reageren op een bericht dient u ingelogd te zijn.


Inloggen