Wetenschap - 30 september 2009

Symbiotische gewassen verhogen de fotosynthese

Vlinderbloemigen als soja en erwten met stikstofbindende bacteriën produceren evenveel voedsel als vlinderbloemigen die kunstmest krijgen. Promovendus Glaciela Kaschuk toont aan hoe dat komt en verbetert daarmee de theorie over fotosynthese.

Vlinderbloemigen, zoals de erwt, kunnen zonder stikstofgift toe als ze in symbiose leven met stikstofbindende bacterien
Gewassen die in symbiose leven met stikstofbindende bacteriën en mycorrhiza-schimmels, staan de koolstof die ze met behulp van fotosynthese produceren af aan symbiotische bacteriën. Die leveren in ruil daarvoor meststoffen zoals stikstof aan de plant. Een mooie deal, maar dat afstaan van koolstof gaat ten koste van de ontwikkeling en groei van het gewas, was tot dusverre de theorie.
Die theorie is echter aan herziening toe, stelt promovenda Glaciela Kaschuk. Ze ontdekte dat symbiotische gewassen de fotosynthese verhogen om het koolstofverlies te compenseren. Ze recyclen sneller triose-P, een stofje in het chloroplast van de plant dat zorgt voor de activiteit van fotosynthese-enzymen. Daardoor heeft de plant toch voldoende koolstof beschikbaar voor de eigen groei.
Kaschuk, verbonden aan het Braziliaanse onderzoeksinstituut Embrapa, deed een aantal experimenten met sojabonen. Ze vergeleek sojabonen met stikstofbindende bacteriën en sojabonen zonder deze bacteriën die kunstmest kregen toegediend. Ze vond dat de symbiotische sojaplanten een hogere fotosynthese hadden en hogere concentraties chlorofyl. Ook duurde de fotosynthese langer, doordat de bladeren minder snel verouderden. Ze concludeert dat deze factoren de afdracht van koolstof aan de bacteriën en schimmels compenseren.
Soja
Vlinderbloemigen, zoals soja, erwten en andere peulvruchten, leven in symbiose met stikstofbindende bacteriën. De symbiose leidt ertoe dat ze zonder stikstofgift toekunnen.
Volgens haar promotor Thom Kuyper is de gangbare theorie over fotosynthese nu aan herziening toe. ‘Volgens dat model hebben planten een maximaal vermogen bij fotosynthese. Kaschuk toont nu aan dat planten die niet in symbiose leven, maar negentig procent van dat vermogen gebruiken. In symbiose met stikstofbindende bacteriën voeren ze dat vermogen op tot honderd procent.' Praktijkproeven in Brazilië hadden al aangetoond dat sojaplanten met symbiotische bacteriën even goed groeien als sojaplanten met kunstmest. ‘Theoretisch viel dat niet te verklaren. Symbiotische planten zouden tien procent minder moeten produceren. Nu hebben we een goede verklaring.' Ook moeten de opbrengstmodellen voor vlinderbloemigen naar boven worden bijgesteld, zegt Kuyper.
Het artikel van Kaschuk hierover in het vakblad Soil Biology and Biochemistry trekt veel belangstelling van vakgenoten. ‘Het staat in de top 10 van meest gedownloade artikelen van dit tijdschrift in 2009.'
Glaciela Kaschuk promoveert op 30 september bij prof. dr. Ken Giller, hoogleraar Plantaardige productiesystemen, en prof. dr. Thom Kuyper, hoogleraar Bodemkwaliteit.

Re:ageer