Wetenschap - 5 mei 2011

Plantenwortels roepen bacteriën om hulp

tekst:
Arno van 't Hoog

Bacterieën beschermen plantenwortels tegen schimmelinfecties. Dat beschrijven onderzoekers uit Wageningen, Utrecht en de VS morgen in Science.

Bacterien en schimmels rond de wortels van tarwe
Bij planten die last hebben van bodemschimmels, kan de ziekte na een aantal jaren opmerkelijk minder worden. ‘In de grond blijkt de schimmel nog wel aanwezig te zijn, maar infecties treden veel minder vaak op. Het is enigszins vergelijkbaar met een immuunrespons bij de mens, die zich ook pas ontwikkelt na blootstelling aan een ziekteverwekker', vertelt de Wageningse fytopatholoog dr. Jos Raaijmakers.
De resistentie is te transplanteren naar niet-resistentie gronden door kleine hoeveelheden resistente grond in te mengen; de resistentie verdwijnt na verhitting. Dit waren aanwijzingen voor een microbiële factor.
Suikerbiet
Om uit te vinden welke micro-organismen daarbij betrokken zijn, werden DNA-chips gebruikt. Daarmee onderzochten de fytopathologen verschillende grondmonsters uit de suikerbietenteelt met een verschillende mate van resistentie. Deze zogeheten PhyloChip kan ruim 60.000 bacteriesoorten onderscheiden.
Raaijmakers: ‘Wij zagen in al onze rhizosfeermonsters zo'n 33.000 verschillende soorten, maar het verschil zat in de aantallen. In resistente gronden zaten relatief hogere aantallen uit bepaalde bacteriële groepen, waaronder proteobacteriën, actinobacteriën en firmicutes.'
In het lab werden uit resistente gronden diverse soorten van de proteobacteriën geïsoleerd en gekarakteriseerd. Met een groep daarvan bleek het mogelijk om suikerbieten te beschermen tegen de schimmelinfectie. Genetisch onderzoek van de bacterie liet verder zien dat deze bacteriën gechlorineerde lipopeptides uitscheiden, een klasse kleine eiwitten met sterke antimicrobiële werking. Dat kan de beschermende werking tegen schimmelinfecties verklaren.
Speurwerk
Al met al duurde dit onderzoek zo'n zes jaar. Raaijmakers: ‘Het was veel speurwerk. Veel metagenomics-gebaseerde studies laten vaak alleen zien welke microorganismen aanwezig zijn in bepaalde milieus. Wij hebben een koppeling gemaakt met een complete functionele analyse, van populatie tot gen en bioactieve stoffen.'
"Cry for help"
Welke rol de plant zelf speelt in het selecteren van deze bacteriële groepen is nog onduidelijk. ‘We denken dat de plant signaalstoffen uitscheidt, die bepaalde groepen bacteriën verrijkt. Het lijkt op de "cry-for-help" signaalstoffen die planten afscheiden als ze door insecten worden aangevreten. Maar daar hebben we nog geen harde bewijzen voor gevonden. In ieder geval laat dit onderzoek goed zien dat de plant meer is dan sec de plant. Planten recruteren microorganismen en vormen samen een "superorganisme", vergelijkbaar met de darmflora bij de mens.'
 

Re:ageer