artikel afdrukken
bionieuws 10, 12-06-2011

nieuws
Biet gebaat bij juiste bacteriemix

Aantallen bacteriŽn bepalen het ziektewerende vermogen van de bodem.

Door Jeroen Scharroo
© bionieuws


Niet de soorten bacteriŽn in de bodem, maar de verhoudingen ervan maken het verschil tussen zieke en gezonde planten. Dat schrijven Nederlandse en Amerikaanse onderzoekers in Science van 27 mei. Tevens ontrafelden ze een deel van de beschermende werking van de bacteriŽn die leven tussen de wortels van suikerbieten.

De wetenschappers onderzochten de ziektewerende werking van een bodem die ontdekt was door medewerkers van het Instituut voor Rationele Suikerproductie. Die bemerkten dat op sommige veldwerklocaties zelfs de meest vatbare suikerbietrassen op een gegeven moment niet meer ziek werden door de bodemschimmel Rhizoctonia solani, hoewel de ziekte daar in voorgaande jaren nog hevig had huisgehouden. Aan de fysisch-chemische samenstelling van de bodem kon de ziektewerende werking niet worden toegeschreven. ĎIn aangrenzende velden werden bieten wel gewoon ziekí, aldus onderzoeksleider Jos Raaijmakers, plantenpatholoog aan Wageningen Universiteit.

De onderzoekers hadden het sterke vermoeden dat het ziektewerende vermogen toe te schrijven was aan de micro-organismen in de bodem. Raaijmakers en collegaís besloten een totaalinventarisatie te maken van het rhizosfeermicrobioom, de verzameling micro-organismen op en rond de plantenwortel. Wereldwijd zijn momenteel veel onderzoeksgroepen bezig complete microbiomen in kaart te brengen, vertelt hij. ĎVooral van de mens, maar ook van bijvoorbeeld insecten. Met ons onderzoek wilden we het microbioom van een plant in kaart brengen en op basis daarvan micro-organismen identificeren die planten kunnen beschermen tegen ziekten.í

Chiptechnologie
Daarvoor werkte hij samen met onderzoekers uit Berkeley, vertelt Raaijmakers. ĎZij hebben een dna-chip ontwikkeld waarmee je bijna zestigduizend bacteriŽn kan identificeren. Die techniek is na 9/11 in opdracht van de Amerikaanse overheid ontwikkeld om heel snel lucht- en watermonsters te analyseren op ziekteverwekkende bacteriŽn. De nieuwste versie van deze chip is voor de eerste keer gebruikt in ons onderzoek om het plantenmicrobioom in kaart te brengen.í

Op de wortels van bieten in de onderzochte ziektewerende bodem bleken ruim 33 duizend soorten bacteriŽn en Archaea te leven: meer dan de helft van het aantal dat met de chiptechnologie kan worden aangetoond. Een opmerkelijk hoog aantal, vindt Raaijmakers: ĎHet werkelijke aantal ligt waarschijnlijk nog hoger, en dit zijn alleen nog maar de bacteriŽn. Eerdere studies kwamen uit op schattingen van twee- tot vijfduizend soorten.í

Verrassend was ook dat alle onderzochte bodems nagenoeg dezelfde bacteriesoorten bevatten: ziektewerende en Ėdragende bodems, bodems met en zonder Rhizoctonia-besmetting, zelfs bodems die gepasteuriseerd waren met hittebehandelingen op 50 en 80 graden Celsius. Die behandelingen resulteren in gedeeltelijke vermindering en compleet verlies van ziekteonderdrukking. Raaijmakers: ĎZiektewering van de bodem berust dus niet op het exclusief voorkomen van bepaalde groepen bacteriŽn.í

Dat de aantallen bacteriŽn waarschijnlijk een belangrijke rol spelen, bleek uit transplantie-experimenten. Raaijmakers: ĎAls je een klein beetje van een ziektewerende bodem transplanteert naar een ziektedragende bodem, wordt ook een deel van de beschermende werking overgedragen. Kennelijk verhoog je hiermee de dichtheid van bepaalde groepen bacteriŽn Ė die al wel aanwezig waren Ė tot boven een drempelwaarde die nodig is om planten te beschermen tegen infecties.í

De Amerikaanse chiptechnologie maakt het ook mogelijk dichtheden van bacteriŽn te meten op basis van signaalsterkte, vervolgt hij. ĎDaaruit kwamen wel grote verschillen tussen de bodems. De aantallen bacteriŽn blijken zeer bepalend te zijn voor het ziektewerend vermogen.í Raaijmakers en collegaís identificeerden de bacteriŽn die essentieel zijn voor ziektebescherming door telkens twee bodemtypes te vergelijken. ĎDrie bacteriegroepen bleken met name het verschil te maken: β- en γ-Proteobacteria en Firmicutes.í

Uit die groepen selecteerden de wetenschappers de γ-Proteobacteria voor verdere functionele analyse. ĎWe hebben een aantal groepen geÔsoleerd en vervolgens geÔntroduceerd in een niet-ziektewerende bodem. Het blijkt dat je door deze introductie een deel van de beschermende werking kan realiseren. Het zijn zeer waarschijnlijk consortia van bacteriŽn die samen de volledige bescherming tegen Rhizoctonia bieden.í

De wetenschappers voerden ook nog een genetische analyse uit op de geÔsoleerde bacteriŽn om vast te stellen welke genenclusters en werkzame stoffen ten grondslag lagen aan de beschermende werking. ĎSpecifieke groepen bacteriŽn behorende tot de ?-Proteobacteria blijken de plant te beschermen tegen schimmelinfecties door gechloreerde lipopeptiden aan te maken. Daarmee hebben we de hele keten van bescherming ontrafeld. Voor een specifiek deel tenminste, de rol van andere bacteriŽn en de onderliggende mechanismen worden momenteel onderzocht.í

Er zijn aanwijzingen dat planten een actieve rol spelen in het aantrekken van de Ďgoedeí bacteriŽn, vertelt Raaijmakers. ĎHet is mogelijk dat planten door infecties meer voedingsstoffen of bepaalde signaalstoffen uit hun wortels laten lekken naar de bodem, waardoor specifieke groepen bacteriŽn geactiveerd worden. Het zou kunnen dat dit een strategie is van de plant om zich te beschermen tegen infecties, maar dat staat zeker nog niet vast.í