Parasitism är en effektiv evolutionär strategi: mer än 1 % av alla blomväxter är parasiter på andra växter. Dessa växter har utvecklats oberoende minst 12–13 gånger inom olika växtfamiljer, vilket visar att växtparasitism är en adaptiv lösning som evolutionen "upptäcker" upprepade gånger genom konvergent evolution. Parasitiska växter är parasiter på andra växter, inte på djur: de fäster sig fysiskt på värdväxtens rötter eller stam genom specialiserade strukturer kallade haustorier och extraherar vatten, mineraler, kolhydrater eller allt tre.

Typer av parasitiska växter: från partiella till totala parasiter

Parasitiska växter klassificeras efter sin beroendegrad av värdväxten och attackstället: Holoparasiter (totala obligata parasiter): helt beroende av värdväxten för alla näringsämnen, inklusive kolhydrater. De saknar klorofyll och fotosyntetiserar inte. Exempel: Silkessnara (Cuscuta): en gul eller orange tråd som snor sig omkring värdväxtens stam och avger haustorier som penetrerar floem och xylemet. Ingen löv, inga permanenta rötter. En generalistparasit (attackerar hundratals arter). Rafflesia arnoldii (Borneo): producerar världens största blomma (upp till 1 meter i diameter, väger upp till 11 kg). Den har ingen synlig stam, löv eller rötter: den existerar bara som ett nätverk av trådar inom vävnaden i Tetrastigma-rotterna (vinranka). Den enorma blomman (och illaluktande: den härmar ruttnande kött för att attrahera pollinerande flugor) är den enda synliga delen. Orobanche (brunrot) och Phelipanche: rotparasiter på baljväxter, tomat, morot och solros. Förödande i medelhavsgrödor. Hemiparasiter (halvparasiter): har klorofyll och fotosyntetiserar, men är beroende av värdväxten för vatten och mineraler. Exempel: Mistel (Viscum album): den mest välkänd. Växer på värdträdens grenar (äpple, alm, lind, gran), fäster sig på värdväxtens xylemet för att extrahera vatten och mineraler. Fotosyntetiserar med sina egna gröna löv. Striga (häxört): den mest destruktiva rotparasiten på majs och durra i subsahariska Afrika (orsakar förluster på 7–10 miljarder dollar per år). Fotosyntetiserar men är beroende av värdväxten för vatten och mineraler. Rotparasiter kontra stamparasiter: rotparasiter (Orobanche, Striga, Rafflesia) fäster sig på värdväxtens rötter, ofta osynliga tills blomproduktion sker. Stamparasiter (Silkessnara, Mistel, Loranthus) fäster sig på stammar eller grenar, synliga på värdväxten.

Attackmekanismen: haustorier

Haustorium är det specialiserade organ genom vilket parasitväxten penetrerar värdväxtens vävnad. Haustorium-bildning är en komplex molekylär process som involverar detektion av värdväxtens kemiska signaler. Så fungerar det: värdväxtdetektering genom kemiska signaler: Striga-rötter gror bara som svar på strigolaktoner (hormoner som frigörs av spannmålsvärdväxternas rötter under fosforbrist). Denna "groningsstimulans"-mekanism är precis: Striga gror bara i närvaro av grödor som den parasiterar. Primär haustorium-bildning: efter fysisk kontakt med värdväxtens rot orsakar specifika kinoner och mekaniska signaler differentiering av rotapexceller till en specialiserad attackstruktur (det primära haustorium). Mekanisk och enzymatisk penetration: haustorium-celler utsöndrar enzymer som bryter ned värdväxtens cellvägg (cellulase, pektinase, xylanase) och mekaniskt för in sig i värdväxtens vävnad. Vaskulär anslutning: haustorium-celler differentieras till ledande element som ansluter direkt till värdväxtens xylemet (för hemiparasiter) och floem (för holoparasiter). När anslutningen är gjord har parasitväxten direkt tillgång till värdväxtens vatten- och näringsström. Undvikande av värdväxtens försvar: parasitiska växter har utvecklat mekanismer för att undertrycka värdväxtens försvarsrespons mot attack. Vissa parasiter injicerar molekylära effektorer (proteiner som stör värdväxtens försvarssignalering) genom plasmodesmata (intercellulära kanaler), liknar effektorer från patogena bakterier.

Striga: parasiten som hotar Afrikas livsmedelssäkerhet

Striga (släktet Striga, familjen Orobanchaceae) är världens mest destruktiva rotparasit på gräs. Den påverkar majs, durra, hirs och ris i subsahariska Afrika, Indien och Mellanöstern. I Afrika infekterar den över 50 miljoner hektar och orsakar skördförluster på 30–100 %. Det uppskattas att den hotar livsmedelssäkerheten för 300 miljoner människor. Den destruktiva mekanismen: Striga fäster sig på majsrötter innan värdväxten kommer upp ur jorden. Skador på värdväxtens rot orsakar betydande skördförluster innan Striga-blommorna är synliga ovanför marken (när diagnosen blir uppenbar för bonden). Varje Striga-växt producerar 50 000–500 000 små frön som förblir livskraftiga i jorden i 15–20 år. Frön gror bara i närvaro av specifika värdväxtsstrigolaktoner. Bekämpning av striga: bekämpning av Striga är ett av världens svåraste jordbruksproblem. Lösningar som studeras inkluderar: resistenta majssorter (genom konventionell förädling och CRISPR: modifiering av strigolaktonproduktionsgener), användning av "självmordsgroaren" (syntetiska föreningar som stimulerar Striga-groningen utan värdväxten: frön gror och dör från brist på värdväxt), Push-Pull-systemet (ICIPE): Desmodium interodlat med majs producerar föreningar som undertrycker Striga-groningen, biologisk bekämpning (biokontrollagenter: Fusarium oxysporum steriliserande svampar som specifikt parasiterar Striga).

Mistel: Parasit och kulturell symbol

Mistel (Viscum album) är Europas mest kända växthalvparasit och har en rik kulturhistoria (mistel i keltisk och druidisk tradition, kyss under misteln vid nordisk jul). Ur biologisk synvinkel är den ett fascinerande exempel på parasit-värd-samevolution. Mistels biologi: vintergrönt buskage med tjocka, läderartade blad (autonom fotosyntes: den är en halvparasit), glansiga vita frukter (bär innehållande ett klibbigt frö i ett gelatinöst ämne kallat viscin), fäster på värdträdens xylemsystem (äpple, päron, poppel, lind, alm, sällan ek och bok) genom en primär haustorium och kortikala rötter (sinkers) som gradvis tränger in i värdträets ved under åren. Spridning: vita frukter äts av fåglar (särskilt silkessnäppa och rödhake). Klibbiga frön utsöndras eller torkas från näbben på trädgrenar → groende på grenen. Mistels utbredning beror helt på fåglar (ornitokori). Skada på värdväxten: mistel är en relativt "mild" parasit: den minskar tillväxten på den infesterade grenen (särskilt vid svår infestation) men dödar sällan trädet. I olivlundar och fruktträdgårdar minskar svår infestation skörden. I Italien är mistel vanligare i norr (Piemont, Lombardien, Venetien). Inom medicin: mistel (särskilt Viscum album var. austriacus, på silvergran) används i traditionell medicin och i en form av integrerad medicin (Iscador: standardiserad extrakt) som stöd inom onkologi. Kliniska bevis är begränsade och omtvistade: vissa systematiska översikter visar fördelar för livskvaliteten hos cancerpatienter, men inte för primär utfallsmått (överlevnad).

Silkessnära: Växtens vampyr

Silkessnära (Cuscuta, häxsnöre) är en stjälkholoparasit som förekommer världen över, med cirka 200 arter. I Italien förekommer den som parasit på foderväxter (Cuscuta epithymum på klöver, Cuscuta campestris på luzern) och som vägrenskant-parasit (Cuscuta europaea på nässlor). Silkessnäras biologi: frön gror i jorden och producerar en rotlet och en filament som roterar i rymden (circumnutationer) och söker efter en värd att röra. Om den inte hittar en värd inom några dagar dör plantorna (de har otillräckliga reserver utan fotosyntes). Vid kontakt med värden: filamentet lindas runt stamen och bildar haustoria som tränger in i floem (för socker) och xylemsystem (för vatten). Silkessnära "väljer" sin värd: experiment av Runyon et al. (2006, Science): Silkessnära orienterar sig mot föredragna värdväxter (tomat) framför mindre föredragna (vete), och detekterar värdväxtens flyktiga organiska föreningar innan kontakt. Silkessnära orienterar sig mot tomat (en utmärkt värd) och bort från vete (en dålig värd). Ett mycket sofistikerat värdväxt-kemidetektor-system. Jordbruksskador: Silkessnära är bland de svåraste ogräsen att bekämpa i foderväxtodlingar eftersom den växer tätt sammanflätad med odlade växter, vilket gör herbicidbehandlingar omöjliga utan att skada grödan.