Gewassen beschermen met micro-organismen

Schimmels en bacteriën kunnen een gehele oogst verpesten. Toch zijn ze niet alleen maar slecht nieuws voor boeren. Sommige microben kunnen bijvoorbeeld planten weerbaarder maken tegen extreem weer, ziektes of plagen, of de plant helpen meer voedingsstoffen op te nemen uit de bodem.

Onderzoekers van NIOO-KNAW en vier andere kennisinstellingen hebben onderzocht hoe gewassen slim gebruik kunnen maken van het microbioom in de bodem, dat leeft op of rondom de wortels van planten. Deze kennis kan bijdragen aan het duurzaam verbeteren van de wereldvoedselvoorziening.

Samenwerkende microben

Voorheen werden microben en hun werking vaak in afzondering bestudeerd. De onderzoekers binnen Perspectief-programma Back2Roots hebben zich uitdrukkelijk op gemeenschappen van samenwerkende bodemmicroben gericht, vertelt programmaleider Jos Raaijmakers, hoofd Microbiële Ecologie van het NIOO-KNAW. ‘Sommige micro-organismen die individueel niets lijken te doen voor een plant, blijken als onderdeel van een gemeenschap wel degelijk een beschermende werking te hebben. De afzonderlijke microben hebben elkaar bijvoorbeeld nodig om de plant te koloniseren, of ze zetten elkaar aan tot het aanmaken van antibiotica zodra hun gastheer een infectieziekte krijgt.’

Wilde varianten bestuderen

Planten kunnen micro-organismen te hulp roepen door bepaalde stoffen uit te scheiden. In de plantenveredeling is echter nooit op deze eigenschappen geselecteerd, waardoor in de domesticatie van wilde planten tot landbouwgewassen dat talent mogelijk deels verloren is gegaan. De onderzoekers zijn teruggegaan naar wilde verwanten van voedselgewassen zoals tomaat en boon en brachten in kaart welke micro-organismen een beschermende functie hebben, wat de onderliggende mechanismen zijn in zowel de micro-organismen als de plant, en welke signalen de planten afgeven om de micro-organismen te rekruteren en tot de gewenste actie aan te zetten.

‘We hebben aangetoond dat planten bodemmicroben kunnen rekruteren ter bescherming, en een aantal mechanismen en bioactieve stoffen ontrafeld die ze daarvoor gebruiken,’ vertelt Raaijmakers. ‘Daarnaast hebben we een aantal verschillende gemeenschappen van nuttige bodemmicroben geïsoleerd die we aan de betrokken bedrijven beschikbaar hebben gesteld.’ Door de inzet van bodemmicroben voor de bescherming van planten kan het gebruik van kunstmest en chemische bestrijdingsmiddelen verminderd worden.

Vervolgprogramma’s

In Back2Roots werkten de vijf kennisinstellingen (NIOO-KNAW, Rijksuniversiteit Groningen, Universiteit Leiden, Universiteit Utrecht en Wageningen University & Research) samen met tien bedrijven, onder wie drie internationale zaadveredelingsbedrijven die normaal concurrenten van elkaar zijn. Dat heeft onder andere geleid tot twee grote vervolgprogramma’s. Het Zwaartekrachtprogramma MiCRop is gericht op het ontrafelen van de gemeenschap van micro-organismen rond landbouwgewassen. Het NWO Groot-programma Unwiring beneficial functions and regulatory networks in the plant endosphere bestudeert het microbioom, de genen en de metabolieten van met schimmels geïnfecteerde planten om te achterhalen hoe deze planten hulptroepen inschakelen.

Back2Roots kreeg financiering toegekend binnen het Perspectief-programmaMeer informatie over het onderzoek en de resultaten is te vinden in de onderstaande flyer.

Beeld: NIOO-KNAW