Planten schakelen soms de hulp in van bacteriën als ze bedreigd worden. Een internationale onderzoeksgroep, geleid door het Nederlandse Instituut voor Ecologie (NIOO-KNAW) en Wageningen University & Research, laat zien dat planten zich van deze strategie kunnen bedienen wanneer een schimmelinfectie hun wortels dreigt aan te tasten.
In de grond rondom planten kunnen nuttige, behulpzame bacteriën leven. ‘Een plant ‘rekruteert’ deze bacteriën, waarschijnlijk door ze te lokken met bepaalde moleculen’, vertelt Marnix Medema van Wageningen UR. ‘Als de plant wordt aangevallen door een schimmel, is deze rekrutering nog sterker zichtbaar en haalt de plant specifieke soorten bacteriën binnen ter bescherming.’
‘Ik probeer robots te ontwikkelen die ook echt een nieuwe stap maken’
Hoe werkt vliegen? Dat lijkt een simpele vraag, maar voor luchtvaarttechnicus en bioloog David Lentink is het een levenslange zoektocht.
In het onderzoek keken de wetenschappers welke bacteriën er rondom de plant voorkomen en hoe deze tegen ziekteverwekkers beschermen. Zo hopen ze bij te dragen aan de ontwikkeling van duurzamere gewasproductie met minder pesticiden.
Ziekte-onderdrukkende bacteriën
Het is bekend dat bepaalde bodems ziekte-onderdrukkend zijn door de aanwezigheid van nuttige micro-organismen. Hoe die aanwezigheid planten precies beschermt en hun groei stimuleert, is nog onduidelijk.
Het onderzoek richtte zich op de schimmel Rhizoctonia solani, die problemen oplevert in de landbouw doordat die wortelrot veroorzaakt. Deze ziekteverwekker komt voor in een groot aantal gewassen, waaronder suikerbieten, aardappelen, groenten en bolgewassen, vertelt Medema.
Eerst identificeerden de onderzoekers welke bacteriën in grotere aantallen aanwezig waren in en bij de wortels van een plant, wanneer die in aanraking kwamen met de schimmel. Hiervoor gebruikten ze een DNA-techniek die niet alleen de bacteriën kan identificeren, maar ook genen kan aanwijzen die waarschijnlijk een rol spelen bij de bescherming van de plant.
Hulptroepen
Wat nu precies het effect is van die bacteriehulptroepen onderzochten de wetenschappers met behulp van suikerbietplantjes. Die lieten ze groeien met één, twee of geen van de beschermende bacteriën. Hieruit bleek dat ‘het sterkste effect bereikt wordt door een combinatie van in ieder geval twee bacteriën: één zogeheten Chitinophaga-stam en één Flavobacterium-stam’, vertelt Medema.
‘Het inbrengen van slechts één van beide leidt tot duidelijk verminderde bescherming. Een hypothese is dat de Chitinophaga-bacterie de celwand van de schimmel afbreekt, en dat de Flavobacterium-bacterie hier op reageert door óf antischimmelstofjes te maken, óf de plant te activeren om de schimmel aan te vallen’, zegt hij.
Uiteindelijk is deze kennis mogelijk te gebruiken voor het gericht inzetten van bacteriën ter bescherming van gewassen. ‘Daarvoor is nog wel veel verder onderzoek nodig’, zegt Medema. ‘Zo moet er bijvoorbeeld een manier gevonden worden om de bacteriën te kweken en zo te distribueren dat ze in leven blijven.’
Complex samenspel
Ten slotte is het nog de vraag hoe stabiel de bacteriegemeenschappen zijn als je de twee onderzochte soorten inbrengt. Mogelijk zijn er andere micro-organismen nodig om een stabiele gemeenschap te vormen die niet wordt weggeconcurreerd door andere bacteriën uit de bodem. Een ziekte-onderdrukkende bodem is een complex samenspel.
‘Van de bacteriën die zijn getest door de onderzoekers is alleen aangetoond dat ze bescherming bieden in bodems met vergelijkbare biogeochemie en microbiologie’, zegt Susannah Tringe, onderzoeker bij het Amerikaanse Joint Genome Institute. Tringe pleit daarom voor vervolgonderzoek naar verschillende (samenstellingen van) bacteriën in verschillende bodems.
