Het helpen bevorderen van de natuurlijke relatie tussen planten en bacteriën kan de afhankelijkheid van milieubelastende meststoffen verminderen, zo blijkt uit een onderzoek. Nu de bevolking groeit en de gewas opbrengsten worden bedreigd door klimaatverandering, willen wetenschappers de plantengroei op een natuurlijke en duurzame manier helpen bevorderen.
Vandaag, gepubliceerd in Microbiome, hebben onderzoekers, waaronder die van de universiteiten van Warwick en Justus Liebig (Duitsland), een nieuwe manier getoond om de opname en groei van voedingsstoffen voor de planten te stimuleren. Dit zou de behoefte aan kunstmest, die schadelijk is voor het milieu, kunnen verminderen. Meststoffen kunnen in waterwegen terechtkomen of worden afgebroken door microben in de bodem, waardoor het krachtige broeikasgas lachgas vrijkomt in de atmosfeer.
Het team van onderzoekers onderzocht de efficiëntie van plant-bacterie relaties (ook bekend als symbiose of nodulatie) – terwijl ze ook licht werpen op hoe dit natuurlijk fenomeen de interacties met andere microben in de bodem beïnvloedt.
Peulvruchten (erwten en bonen) hebben een wisselwerking met symbiotische bacteriën (bekend als rhizobia) die stikstof uit de lucht vastleggen en als voedingsstoffen aan de plant leveren. Deze microben benutten het potentieel om planten te helpen voedingsstoffen uit de bodem op te nemen om de groei te stimuleren of stressbestendigheid te ontwikkelen. Deze eigenschappen maken peulvruchten relatief onafhankelijk van de toepassing van kunstmest en bieden een landbouwkundig duurzame benadering van voedselproductie. Peulvruchten kunnen interageren met veel soorten rhizobia, maar het resultaat van deze interactie hangt af van het vermogen van de bacterie om stikstof te binden en van het bodemtype – de ‘symbiotische efficiëntie’.
In de studie, gefinancierd door de Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BBSRC), identificeerden de wetenschappers de impact van verschillende symbiotische efficiëntie op het vormgeven van niet alleen plantengroei en voeding, maar ook op de andere microben in de bodem, wat zou kunnen helpen bij het stimuleren van plant- en bodemgezondheid als ‘biomeststoffen’. Het werk werd uitgevoerd met behulp van een verwant van erwten en bonen die kunnen samenwerken met verschillende soorten stikstof bindende bacteriën, op een reeks grondsoorten die representatief zijn voor agrarische omgevingen – onder meer op de Innovation Campus van de University of Warwick, Stratford-Upon-Avon.
Met behulp van verschillende bacteriestammen heeft het team de moleculaire reacties van de plant en de hoeveelheid mineralen in de plant gemeten. De bacterie- en schimmel gemeenschappen werden ook op verschillende locaties geregistreerd: in de grond, rond de wortels en in de wortels. Door al deze soorten en locaties van gegevens te combineren, werd inzicht verkregen in de impact van ‘symbiotische efficiëntie’.
Professor Patrick Schäfer, Justus Liebig University, Gießen, Duitsland, zei: “Plantengroei en fitheid zijn sterk afhankelijk van symbiose met een zeer complexe gemeenschap van micro-organismen (het ‘microbioom’) op het oppervlak van wortels. Onze studie toonde aan dat de voedingstoestand van de bodem, de symbiose tussen de nuttige rhizobia – die stikstof uit de lucht vastleggen in ruil voor voedingsstoffen met peulvruchten, beïnvloedde.”
Co-auteur van de studie, dr. Beatriz Lagunas, School of Life Sciences, University of Warwick, zei: “Ons werk heeft aangetoond dat symbiose met verschillende bacteriesoorten het hele wortel microbioom kan veranderen. We ontdekten het vermogen van stikstof bindende bacteriën om een plant vriendelijk microbioom te installeren, afhankelijk van hun omgeving. We identificeerden ook microbiële stammen als onderdeel van deze gemeenschap die nuttige, vriendelijke meststoffen voor de toekomst zouden kunnen zijn.”
Professor Miriam Gifford, School of Life Sciences, University of Warwick, voegde eraan toe: “Dit werk heeft belangrijke implicaties voor de toepassing van dergelijke stikstof bindende bacteriën om de productie van belangrijke peulvruchten zoals bonen en erwten in het veld veilig te stellen.
“Na dit werk testen we nu de impact van microben op verschillende plantensoorten om de plantengroei en stressbestendigheid te evalueren. We streven ernaar samen te werken met landbouwbedrijven om het gebruik van deze microben als biomeststoffen voor de productie van peulvruchten te evalueren. Dit moet bijdragen aan het terugdringen van het gebruik van kunstmest, waardoor de impact daarvan op het milieu wordt verminderd.”
vertaling Andre Teirlinck