Induced Systemic Resistance

Induced Systemic Resistance (ISR), in het Nederlands vaak aangeduid als geïnduceerde systemische resistentie, is een van de belangrijkste mechanismen waarmee planten hun natuurlijke weerbaarheid verhogen via interacties met nuttige micro-organismen.

ISR is vooral relevant binnen moderne biostimulanten, omdat veel microbiële grondstoffen zoals PGPR, Bacillus, Trichoderma en microbial consortia hun werking uitoefenen via dit systemische afweerpad.

Wat is Induced Systemic Resistance (ISR)?

ISR is een vorm van systemische plantweerbaarheid die wordt geactiveerd door gunstige micro-organismen in de rhizosfeer. In tegenstelling tot een directe pathogeenaanval, ontstaat ISR door positieve wortelinteracties.

Het resultaat is dat de plant als het ware “voorbereid” wordt op toekomstige stress, waardoor afweerreacties sneller en efficiënter verlopen.

ISR is een rhizosfeer-gestuurde immuniteitsstrategie

Een kernkenmerk van ISR is dat de prikkel vrijwel altijd afkomstig is uit de wortelzone. Rhizosfeer-microben produceren metabolieten en signalen die planten activeren zonder ziekte-infectie.

Hierdoor is ISR een sleutelmechanisme binnen:

• microbiële biostimulanten
• duurzame teeltweerbaarheid
• preventieve crop protection strategieën

ISR versus SAR: het belangrijkste verschil

Binnen plantimmuniteit worden twee systemische routes onderscheiden:

• SAR – salicylzuur-afhankelijk, vaak pathogeen-gedreven
• ISR – jasmonzuur/ethyleen-afhankelijk, rhizosfeer-gedreven

ISR wordt meestal geactiveerd zonder grote PR-eiwitaccumulatie, maar leidt wel tot een verhoogde paraatheid van afweermechanismen.

Jasmonzuur en ethyleen als ISR-signaalhormonen

ISR wordt voornamelijk gestuurd door twee hormonale routes:

• Jasmonzuur (JA)
• Ethyleen (ET)

Deze hormonen reguleren afweer tegen necrotrofe schimmels, insectenvraat en brede stressfactoren. ISR activeert hiermee een ander verdedigingsspectrum dan SAR.

Welke micro-organismen activeren ISR?

ISR wordt vooral opgewekt door plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) en gunstige schimmels. Belangrijke voorbeelden zijn:

• Bacillus subtilis en Bacillus lipopeptiden
• Pseudomonas fluorescens
• Trichoderma harzianum
• Mycorrhiza symbioses

Deze organismen produceren metabolieten die fungeren als elicitoren en priming-signalen.

ISR en plant priming: verhoogde paraatheid

ISR wordt vaak beschouwd als een vorm van plant priming. De plant bouwt geen permanente afweeractivatie op, maar wordt “sneller inzetbaar” bij een volgende stressprikkel.

Geprimede planten vertonen:

• snellere activatie van verdedigingsgenen
• hogere fenolen- en lignineproductie
• efficiëntere antioxidantrespons
• minder opbrengstverlies onder druk

Microbiële metabolieten als ISR-triggers

ISR wordt geactiveerd door diverse microbiële signaalstoffen, zoals:

• lipopeptiden (surfactine, iturine)
• sideroforen (ijzercompetitie)
• celwandfragmenten
• postbiotische fermentatie-metabolieten

Deze moleculen vormen een groeiend platform binnen next-generation biostimulants.

ISR en abiotische stressmitigatie

Hoewel ISR vaak wordt gekoppeld aan ziekteweerbaarheid, versterkt het ook tolerantie tegen abiotische stress, zoals:

• droogtestress
• zoutstress bij hoge EC
• hittestress in glastuinbouw

Dit gebeurt via verbeterde wortelactiviteit, antioxidantbescherming en osmoregulatie.

Synergie met aminozuren en metabole energie

ISR-activatie vraagt metabolische bouwstenen en energie. Vrije aminozuren leveren een compleet profiel van alle 20 aminozuren, essentieel voor enzymen, fenolen en afweerstoffen.

Daarnaast ondersteunen aminozuren de citroenzuurcyclus (Krebs-cyclus), waardoor ATP beschikbaar komt voor:

• wortelgroei en rhizosfeerinteractie
• stressherstel na afweerreacties
• actief nutriëntentransport

Commerciële waarde van ISR in biostimulantformuleringen

Voor formulators en inkopers is ISR een sleutelmechanisme omdat het leidt tot:

• preventieve plantenweerbaarheid
• sterkere wortelzone en minder uitval
• lagere afhankelijkheid van chemische inputs
• duurzame opbrengstzekerheid in specialty crops

ISR vormt daarmee een kernconcept binnen microbiële biostimulant raw materials.

Overzicht: ISR mechanisme in agriculture