Utrecht, The Netherlands
August 10, 2026
A lettuce plant may look defenceless, but every leaf is the scene of a constant battle. Fungi, bacteria and other pathogens, including downy mildew, are always searching for ways to invade and eventually cause disease. At the same time, the plant is trying to detect them before it is too late. Biologists at Utrecht University have now uncovered how lettuce does exactly that. Their discovery, published in the journal PNAS, sheds new light on the remarkable immune system of plants and could eventually contribute to the development of stronger, more resilient crops.
A lettuce plant cannot run away from danger. It cannot hide from disease-causing microbes or chase away harmful insects. Yet plants have survived for hundreds of millions of years in a world full of enemies. How?
“That’s one of the most fascinating questions in plant biology,” says Guido Van den Ackerveken, Professor of Translational Plant Biology at Utrecht University. “Plants may appear passive, but in reality they are constantly monitoring their surroundings.”
In a study published recently in the scientific journal PNAS, researchers from Utrecht University reveal how lettuce recognizes an important warning signal produced by plant pathogens.
The study was led by PhD candidate Iñigo Bañales together with Guido Van den Ackerveken and Dmitry Lapin. Besides providing fundamental new insights into the evolution of plant immunity, the discovery could eventually help develop crops that are naturally more resistant to disease.
A smoke detector for pathogens
Like humans, plants possess an innate immune system that can recognize invading organisms. Covering the surface of every plant cell are thousands of receptors: molecular sensors that constantly scan for molecular patterns of bacteria, fungi, oomycetes (such as downy mildew) and other pathogens.
Guido van den Ackerveken: “Plants may appear passive, but in reality they are constantly monitoring their surroundings.”
“You can think of such a receptor as a smoke detector,” says Van den Ackerveken. “It doesn’t detect the fire itself, but a signal that something is wrong. As soon as the receptor is triggered, the plant's immune system switches on.”
The Utrecht researchers wanted to understand how this alarm system works in lettuce.
Screening two hundred lettuce varieties
Their search capitalises on a collection of nearly two hundred different lettuce varieties. Bañales and his colleagues tested how each responded to the nlp24 peptide, a tiny fragment of a protein that many pathogens produce during their attack on plants. Some varieties immediately activated their defence system, while others showed no response.
That difference turned out to be the crucial clue. By comparing DNA of the different lettuce varieties, the researchers identified a single gene responsible for recognizing nlp24. The gene encodes a receptor on the surface of plant cells, which they named LNR (Lettuce nlp24 Receptor).
After screening nearly two hundred lettuce varieties, the final piece of the puzzle fell into place.
To confirm their discovery, the researchers introduced the gene into a lettuce plant that naturally lacked the receptor. The result was exactly what they had hoped for: the plant became capable of recognizing the pathogen signal.
“That was the decisive proof that we had found the right receptor,” says Van den Ackerveken.
Evolution invented the same solution twice
The next discovery was perhaps even more surprising. Biologists already knew that the much-studied plant Arabidopsis thaliana can detect the same pathogen signal. However, the Utrecht team discovered that lettuce uses an entirely different type of receptor to achieve the same result.
Evolution came up with two different ways to defend against proteins that are essential for pathogens. This highlights just how important it is for plants to recognize them.
In other words, two distantly related plant species (whose last common ancestor lived more than 100 million years ago) independently evolved different solutions to the same biological challenge.
“In a sense, evolution came up with a similar invention twice, but in two completely different ways,” says Van den Ackerveken. “That shows just how important the recognition of these NLP proteins must be.”
For evolutionary biologists, the finding provides a fascinating glimpse into the long-running arms race between plants and the pathogens that infect them.
Targeting the pathogen’s weak spot
The researchers then took a closer look at exactly what the lettuce receptor recognises.
It turned out to be a very small part of the pathogen protein: a chain of just seven amino acids known as a heptapeptide motif. This tiny fragment is essential for the pathogen to infect plants.
“If pathogens wanted to escape detection by changing this part of the protein, they would also damage one of their own key weapons,” Van den Ackerveken explains. “In other words, they can’t simply change it without losing their ability to infect the plant.”
That makes the newly discovered receptor especially interesting. It targets a part of the pathogen that evolution has left with very little room to change.
Stronger crops start with fundamental research
Does this mean we will soon see disease-resistant lettuce in supermarkets? Not quite.
According to Van den Ackerveken, this discovery should not be seen as a silver bullet. “It’s like securing a house,’ he says. “One lock helps, but multiple locks combined with a good alarm system make it much harder for burglars to get in. Plants work in much the same way. By combining different defence mechanisms, you make it much more difficult for pathogens to invade and cause disease.”
The receptors discovered in lettuce could one day be used to strengthen the natural immune systems of many other crops.
Nor are the researchers focusing solely on lettuce. They have already demonstrated that the receptor can function in other crops, including potato. This suggests that similar receptors could likely be used to strengthen the natural immunity of many economically important crop species.
To help bridge the gap between fundamental research and agricultural applications, the researchers have filed a patent covering the receptor’s use. Together with industry partners, they are now exploring how the discovery can be developed further.
Unlocking nature’s own defences
For the researchers, their publication in PNAS marks only the beginning of a much larger story.
Every plant species possesses its own collection of immune receptors, many of which are still waiting to be discovered. Each could contribute to developing crops that rely more on their own natural defence mechanisms.
perhaps the most beautiful aspect of this discovery is that it reminds us how incredibly sophisticated plants really are.
Prof. Guido van den Ackereken
Institute of Environmental Biology
“The better we understand how plants recognize pathogens, the better we will be able to harness those natural defence systems,” says Van den Ackerveken. “But perhaps the most beautiful aspect of this discovery is that it reminds us how incredibly sophisticated plants really are. They may seem silent and vulnerable, yet at the molecular level they are constantly monitoring their surroundings and defending themselves.”
Publication
A lettuce receptor-like kinase recognizes the highly conserved heptapeptide motif within microbial NEP1-like proteins
Iñigo Bañales, Sarah L. Mehrem, Samara Almeida Landman, Marrit Alderkamp, Max Pijfers, Stan Baijens, Alix von Bredow, Peter Schutte1, Sander Prevoo, Gijs van Asselt, Sagayamary Sagayaradj, Basten Snoek, Richard Michelmore, Dmitry Lapin, Guido Van den Ackerveken
Proceedings of the National Academy of Sciences, 5 August 2026. DOI: 10.1073/pnas.2532196123
About LettuceKnow
This research was carried out as part of the research programme LettuceKnow. In this long-term programme, scientists and plant breeding companies work together to better understand how lettuce grows, defends itself against diseases and adapts to changing environmental conditions. The knowledge gained will help support the development of more sustainable and resilient crops. LettuceKnow is co-funded through a Perspectief grant by the Dutch Research Council (NWO). For more information, visit https://www.nwo.nl/en/cases/research-on-resilient-lettuce-helps-maintain-dutch-top-position-in-seed-breeding.
Utrechtse biologen ontdekken slim alarmsysteem van sla
Sla als slagveld
Een slaplant lijkt weerloos, maar op elk blad speelt zich een constante strijd af. Schimmels, bacteriën en andere ziekteverwekkers zoals de valse meeldauw zoeken voortdurend naar manieren om de plant binnen te dringen. Tegelijkertijd probeert de plant hen te herkennen voordat het te laat is. Biologen van de Universiteit Utrecht hebben opgehelderd hoe sla dat doet. Hun ontdekking, die onlangs verscheen in het vakblad PNAS, werpt nieuw licht op de ingenieuze afweer van planten. Op termijn kan dit ook leiden tot sterkere, weerbaardere gewassen.
Een slaplant kan niet weglopen voor gevaar. Hij kan zich niet verstoppen voor een ziekteverwekker en geen schadelijke insecten wegjagen. En toch overleven planten al honderden miljoenen jaren, terwijl de wereld om hen heen vol vijanden zit. Hoe doen ze dat?
“Dat is eigenlijk één van de mooiste vragen uit de plantenbiologie,” zegt bioloog Guido van den Ackerveken, hoogleraar Translationele Plantenbiologie aan de Universiteit Utrecht. “Planten lijken passief, maar in werkelijkheid houden ze hun omgeving voortdurend in de gaten.”
Vandaag maken biologen van de Universiteit Utrecht een opvallende ontdekking bekend over het afweersysteem van planten. In het vakblad PNAS beschrijven ze hoe sla een belangrijk alarmsignaal van ziekteverwekkers herkent.
Het onderzoek werd geleid door promovendus Iñigo Bañales, samen met Guido van den Ackerveken en Dmitry Lapin. Hun ontdekking vertelt niet alleen iets fundamenteels over de evolutie van immuniteit bij planten, maar kan op termijn ook helpen bij het ontwikkelen van weerbaardere gewassen.
Een rookmelder voor ziekteverwekkers
Ons eigen lichaam beschikt over een aangeboren afweersysteem dat indringers herkent. Planten hebben eigenlijk iets vergelijkbaars. Op het oppervlak van hun cellen zitten duizenden zogeheten receptoren. Dat zijn moleculaire sensoren die voortdurend speuren naar patronen die horen bij bacteriën, schimmels, oomyceten (zoals valse meeldauw) en andere ziekteverwekkers.
“Je kunt zo'n receptor vergelijken met een rookmelder,” zegt Van den Ackerveken. “Hij herkent niet de brand zelf, maar een signaal dat er iets mis is. Zodra zo’n receptor afgaat, komt de afweer van de plant op gang.”
De Utrechtse onderzoekers wilden begrijpen hoe dat alarmsysteem in sla werkt.
Tweehonderd sla-varianten
Dat begon met een enorme zoektocht. Bañales onderzocht samen met collega’s bijna tweehonderd verschillende sla-varianten. Ze testten hoe die reageerden op het nlp24-peptide: een klein stukje van een eiwit dat veel ziekteverwekkers gebruiken tijdens hun aanval op planten. Sommige planten sloegen meteen alarm, andere reageerden helemaal niet.
Dat verschil bleek de sleutel. De onderzoekers vergeleken het DNA van de slaplanten met elkaar. Zo konden ze uiteindelijk één gen aanwijzen dat verantwoordelijk is voor de herkenning. Dat gen zorgt voor de aanmaak van de receptor op het oppervlak van plantencellen, die de onderzoekers LNR (Lettuce nlp24 Receptor) noemen.
Na een zoektocht langs tweehonderd sla-varianten viel het beslissende puzzelstuk op zijn plaats.
Toen de onderzoekers dat gen plaatsten in een slaplant die de receptor niet van nature heeft, gebeurde precies wat ze hoopten: de plant herkende het alarmsignaal nu ineens wél.
“Dat was het beslissende bewijs dat we de juiste receptor hadden gevonden,” zegt Van den Ackerveken.
Twee keer dezelfde uitvinding
Misschien nog wel verrassender was wat daarna volgde. Biologen wisten al dat de veel-bestudeerde plant zandraket (Arabidopsis thaliana) bijna hetzelfde alarmsignaal kan herkennen. Maar de Utrechtse onderzoekers ontdekten dat sla daarvoor een totaal ander soort receptor gebruikt.
De evolutie heeft twee verschillende soorten afweer gevonden tegen eiwitten die cruciaal zijn voor ziekteverwekkers. Dit laat zien hoe belangrijk het voor planten is om die eiwitten te herkennen
Met andere woorden: twee totaal verschillende plantensoorten, waarvan de gezamenlijke voorouders meer dan 100 miljoen jaar geleden leefden, vonden onafhankelijk van elkaar een oplossing voor hetzelfde probleem.
“De evolutie heeft hier eigenlijk twee keer eenzelfde uitvinding gedaan, op twee verschillende manieren” zegt Van den Ackerveken. “Dat laat zien hoe belangrijk de herkenning van NLP-eiwitten van ziekteverwekkers blijkbaar is.”
Voor biologen is dat een fascinerend inzicht. Het vertelt iets over de voortdurende wapenwedloop tussen planten en ziekteverwekkers, die al miljoenen jaren gaande is.
De achilleshiel van een ziekteverwekker
De ontdekking werd nog interessanter toen de onderzoekers precies bekeken wat de LNR-receptor van sla eigenlijk precies herkent. Het bleek een minuscuul stukje te zijn van een eiwit dat veel ziekteverwekkers gebruiken tijdens hun aanval op planten. Het stukje bestaat uit een keten van zeven aminozuren, een zogeheten heptapeptide-motief.
En juist dat stukje eiwit is essentieel voor de ziekteverwekker om planten aan te vallen, aldus Van den Ackerveken. “Als ziekteverwekkers de verdediging van planten willen omzeilen, dan kunnen ze dit stukje dus niet aanpassen. Hun eigen aanvalsmiddel werkt dan niet meer goed.”
Dat maakt de receptor bijzonder interessant, aldus de biologen, omdat deze zich richt op een cruciale plek waar ziekteverwekkers evolutionair weinig speelruimte hebben.
Sterkere planten begint met fundamenteel onderzoek
Betekent deze ontdekking dat we binnenkort alle sla-varianten extra weerbaar kunnen maken tegen ziekten? En kunnen we die sla binnenkort dan ook kopen in de supermarkt? Zo snel gaat het niet, aldus Van den Ackerveken.
Volgens Van den Ackerveken moet je het niet zien als één wonderoplossing. “Je kunt het vergelijken met het beveiligen van een huis. Eén enkel slot helpt al een beetje. Maar als je meerdere sloten en een goed alarmsysteem hebt, maak je het voor inbrekers veel moeilijker. Zo werkt het ook bij planten. Door verschillende afweermechanismen te combineren, maak je het voor ziekteverwekkers moeilijker om de plant binnen te dringen en schade aan te richten.”
De receptoren die nu in sla zijn onderzocht, kunnen in de toekomst mogelijk ook de natuurlijke afweer van allerlei andere gewassen versterken.
Bovendien richten de Utrechtse biologen hun blik niet alleen op sla. Inmiddels hebben ze al aangetoond dat de receptor ook in andere gewassen werkt, bijvoorbeeld aardappel. Dat is een belangrijke aanwijzing dat zulke receptoren in de toekomst mogelijk ook de natuurlijke afweer van allerlei andere gewassen kunnen versterken.
Om sneller de stap te kunnen zetten van onderzoek naar extra weerbare gewassen hebben de biologen inmiddels ook een patent aangevraagd op de toepassing van de receptor. Samen met bedrijven onderzoeken ze hoe de ontdekking verder te ontwikkelen is.
Natuurlijke afweer beter gebruiken
Voor de onderzoekers is de publicatie van hun artikel in PNAS vooral een nieuw hoofdstuk in een veel groter verhaal. Want elke plantensoort bezit zijn eigen verzameling receptoren, die op hun manier ook weer kunnen bijdragen aan extra weerbare gewassen. Waarschijnlijk wachten er nog veel meer op ontdekking.
Misschien is het mooiste van deze ontdekking wel dat ze laat zien hoe ongelooflijk ingenieus planten eigenlijk zijn
Prof. dr. Guido van den Ackereken
Institute of Environmental Biology
Van den Ackerveken: “Hoe beter we begrijpen hoe planten ziekteverwekkers herkennen, hoe beter we uiteindelijk gebruik kunnen maken van die natuurlijke afweer. Maar misschien is het mooiste van deze ontdekking wel dat ze laat zien hoe ongelooflijk ingenieus planten eigenlijk zijn. Ze lijken stil en kwetsbaar, maar op moleculair niveau zijn ze voortdurend bezig hun omgeving te volgen en zich te verdedigen.”
Publicatie
A lettuce receptor-like kinase recognizes the highly conserved heptapeptide motif within microbial NEP1-like proteins
Iñigo Bañales, Sarah L. Mehrem, Samara Almeida Landman, Marrit Alderkamp, Max Pijfers, Stan Baijens, Alix von Bredow, Peter Schutte1, Sander Prevoo, Gijs van Asselt, Sagayamary Sagayaradj, Basten Snoek, Richard Michelmore, Dmitry Lapin, Guido Van den Ackerveken
Proceedings of the National Academy of Sciences, 5 augustus 2026. DOI: 10.1073/pnas.2532196123
Onderzoeksprogramma LettuceKnow
Het onderzoek is onderdeel van het onderzoeksprogramma LettuceKnow. In dit meerjarig programma werken wetenschappers en veredelingsbedrijven samen om beter te begrijpen hoe sla groeit, zich verdedigt tegen ziekten en zich kan aanpassen aan veranderende omstandigheden. Die kennis moet uiteindelijk bijdragen aan de ontwikkeling van duurzamere en weerbaardere gewassen. Het programma is mede-gefinancierd door een Perspectief-subsidie van NWO. Kijk voor meer informatie op: https://www.nwo.nl/cases/onderzoek-naar-weerbare-sla-helpt-nederlandse-toppositie-in-zaadveredeling-te-behouden.
Topics
Species
