Wetenschap - 1 januari 1970

Wageningers halen Science met opheldering rond ontstaan stikstofbolletjes

Wageningers halen Science met opheldering rond ontstaan stikstofbolletjes

Wageningers halen Science met opheldering rond ontstaan stikstofbolletjes


Sinds de jaren negentig heeft dr Rene Geurts gezocht naar de deurbel die de
bacterie Rhizobium gebruikt om planten als erwt en soja binnen te komen. In
zijn proefschrift van vijf jaar geleden moest hij nog knarsetandend
bekennen dat hij er vlakbij was, maar hem niet kon vinden. Een door hem
begeleide aio heeft meer geluk. Samen staan de onderzoekers binnenkort in
Science.

Er verschijnen dagelijks publicaties over het onderwerp waar promovendus ir
Erik Limpens en Geurts over schrijven. Dat is niet voor niets. De
samenwerking tussen bacteriën als Rhizobium en planten als de erwt, soja en
andere vlinderbloemigen is al duizenden jaren van cruciaal belang voor de
landbouw.
,,Vlinderbloemigen kunnen stikstof uit de atmosfeer omzetten in ammonia’’,
legt Geurts uit. ,,Daardoor kunnen ze groeien op plekken waar geen stikstof
in de bodem zit. Boeren maken daar al eeuwen gebruik van. Als ze
vlinderbloemigen laten groeien op uitgeputte grond, en die daarna
onderploegen, is de grond weer geschikt voor andere gewassen.’’
Diezelfde eigenschap maakt vlinderbloemigen een belangrijke producent van
stikstof – lees: eiwitten. Peulvruchten zijn voor mensen en vee de
belangrijkste stikstofbron.
De vlinderbloemigen hebben hun eigenschap om stikstof vast te leggen te
danken aan een kleine groep bacteriën, die via de wortels de plant
binnendringen en dan hun gastheer dwingen om knolletjes aan te maken. In
die knolletjes leggen de bacteriën de stikstof uit de atmosfeer vast.
Wereldwijd werken honderden wetenschappers aan het ophelderen van de
relatie tussen plant en bacterie. Zo ook Geurts en Limpens. ,,Tien jaar
geleden ontdekten we de stof ‘Nod-factor’’’, zegt Geurts. Nod’ staat voor
‘nodule’ of bolletje. ,,Het is een vetachtige suikerverbinding die de
bewuste bacteriën uitscheiden voordat ze de plant binnengaan.’’
De hoeveelheden van de Nod-factor die de bacterie afgeeft zijn klein. Zo
klein, dat onderzoekers als snel wisten dat ze de Nod-factor niet moesten
beschouwen als een shovel, waarmee de bacterie de voorgevel van de
vlinderbloem aan gort rijdt. Nee, het proces waarmee de bacterie de plant
binnenkomt moest subtieler gaan. Wat de onderzoekers onder een microscoop
zagen wees ook in die richting.
,,Als een bacterie de factor uitscheidt, zie je dat de punten van de
wortelharen om de bacterie heen gaan groeien’’, zegt Geurts. ,,Hij dringt
dus niet naar binnen, maar laat zich insluiten door de wortelharen van de
plant. De plant geleidt de bacterie gecontroleerd naar binnen. Op die plek
ontstaat daarna een stikstofbolletje.’’
Je moet de Nod-factor dus eerder zien als een sleutel die past in een slot.
En dat slot – de receptor – hebben de Wageningers gevonden. Op dezelfde
plaats waar Geurts in zijn promotieonderzoek al zocht, in het gen SYM2,
bleek zich de bouwplaat voor het moleculaire sleutelgat of de receptor te
bevinden.
,,Het ziet er naar uit dat we de belangrijkste schakel in de vorming van de
stikstofknolletjes in handen hebben’’, zegt Geurts. ,,De prikkeling van de
receptor regelt ook wat er na het insluiten van de bacterie gebeurt.’’
In het groeiende knolletje ontstaat een draad van ingekapselde bacteriën –
nakomelingen van de eerste bacterie. Die draad groeit naar de delende
cellen in het knolletje toe, en voorziet het knolletje van de organismen
die uiteindelijk de stikstof zullen vastleggen. | W.K.

Fotobijschrift:
Een wortelknolletje met rhizobiumbacteriën. | foto Rene Geurts

Re:ageer