De ontdekking is het resultaat van samenwerking tussen microbiologen, biotechnologen en bio-informatici uit Nederland, Brazilië, Colombia en de Verenigde Staten onder leiding van het Nederlands Instituut voor Ecologie (NIOO-KNAW) en Wageningen University & Research (WUR).
“Bacteriën zijn essentieel voor het functioneren van planten, mensen en dieren”, zegt projectleider Jos Raaijmakers (NIOO-KNAW). “Ons belangrijkste doel was micro-organismen in de wortels van de plant te ontdekken die de plant rekruteert bij een dreigende infectie”.
Die inwonende bacterie-families kwamen aan het licht dankzij ‘metagenomics’: een DNA-technologie waarmee de diversiteit van micro-gemeenschappen in kaart kan worden gebracht. De samenstelling en functies van die gemeenschap in plantenwortels konden worden achterhaald op grond van DNA-volgordes.
Proef bij suikerbieten
De onderzoekers ontdekten dat de helpers in de wortels allerlei nuttige stoffen zoals enzymen produceren die de wand van de aanvallende schimmelcellen afbreken. De bacteriën werden uit de wortel geïsoleerd en gekweekt tot microscopisch kleine ‘hulptroepen’. Bij toediening aan jonge suikerbietplanten bleek dit effectief de plant te beschermen tegen infecties van de wortel door de schimmel Rhizoctonia solani. Die ziekteverwekker geeft ook wortelrot bij aardappel, bonen, tarwe, andijvie en bolgewassen.
“We weten niet of de schimmels worden gedood of dat alleen de groei wordt belemmerd”, zegt mede-onderzoeker Victor Carrion van de Leidse universiteit.
Met en zonder microscopisch kleine hulptroepen: het verschil is duidelijk te zien bij deze suikerbietzaailingen. ©NIOO-KNAW
Minder bestrijdingsmiddelen
In elk geval biedt de verworven kennis kansen om straks minder landbouwgif te gebruiken. De gekweekte bacteriën dienen dan te worden toegevoegd aan de planten. Carrion: “Wanneer planten uit hun oorspronkelijk leefgebied komen, zoals de aardappels uit Zuid-Amerika die hier in Europa worden verbouwd, missen ze de beschermende bacteriën in de bodem. Die zitten niet in het zaad, maar kunnen wel in de bodem worden geënt. Bacteriën hebben verschillende mechanismen om daarin te overleven. Ze koloniseren de wortelzone en dringen vandaaruit het wortelweefsel binnen waar ze hun werk doen”.
Als je de twee bacteriën gecombineerd aan planten toevoegt, geven ze bescherming tegen schimmels en heb je geen bestrijdingsmiddelen nodig
microbioloog Gilles van Wezel, Universiteit Leiden
“Bacteriën zijn feitelijk medicijnmakers in de natuur. Streptomyces-bacteriën maken zowat de helft van alle antibiotica die we in het ziekenhuis gebruiken. Maar je ziet ze ook veel op, rond en in planten. Daar beschermen ze tegen infecties”, zegt collega-onderzoeker en microbioloog Gilles van Wezel van de Universiteit Leiden. “We hebben laten zien dat twee bacteriën samen een schimmel onschadelijk maken. Als je die twee gecombineerd aan planten toevoegt geven ze bescherming tegen die schimmel en heb je geen bestrijdingsmiddelen nodig.”
De gevonden micro-organismen zijn nog maar het topje van de ijsberg, aldus Raaijmakers. “We hebben meer dan 700 onbekende clusters van genen gevonden die verantwoordelijk zijn voor de aanmaak van bijzondere stoffen. Dat is een schat aan eigenschappen, waarvan we de functies nog niet kennen. Meer onderzoek is hard nodig”.
Schrijf je in op onze nieuwsbrief
En blijf op de hoogte van de laatste inzichten in wetenschap en technologie.