Ons veranderende klimaat stelt boeren voor allerlei uitdagingen. Extreem weer komt steeds vaker voor. In sommige delen van de wereld zullen boeren te maken krijgen met langere en ernstigere periodes van droogte. En er is lang niet altijd voldoende water beschikbaar om gewassen tijdens zulke periodes te beschermen door domweg de irrigatie op te schroeven. Gelukkig zijn er ook andere mogelijke oplossingen.

In het nieuwste nummer van Science roept een internationale groep biologen de wetenschappelijke gemeenschap op om meer tijd en moeite te stoppen in het onderzoek naar de interactie tussen voedselgewassen en de bacteriën en schimmels die op en rond hun wortels leven. Prof. dr. Franciska de Vries van het Instituut voor Biodiversiteit en Ecosysteem Dynamica van de Universiteit van Amsterdam is hoofdauteur van het artikel. Zij vertelt: ‘We weten inmiddels dat de micro-organismen die rond plantenwortels leven heel belangrijk zijn voor de gezondheid van planten. Je kunt dat vergelijken met het belang van het micro-organismen in onze eigen darmen. Menselijke darmen zitten vol gunstige bacteriën die cruciaal zijn voor onze gezondheid. De precieze impact van dit zogenaamde microbioom op onze gezondheid hangt af van welke soorten bacteriën dit zijn, hun activiteit en hun aantallen. Bij planten werkt het net zo, maar dan dus via hun wortels.’

Voedselgewassen bestand maken tegen stress

Er is in de wetenschappelijke wereld daarom de laatste jaren al steeds meer aandacht voor de rol van dit microbioom, en hoe we hiervan kunnen profiteren. Maar als het gaat om planten, en de rol van de micro-organismen bij droogte, heeft de focus tot nu toe steeds gelegen bij niet-voedselgewassen. De Vries: ‘Met onze oproep hopen we die focus te verleggen. Nu ons klimaat verandert, groeit de behoefte aan voedselgewassen die beter bestand zijn tegen allerlei vormen van stress. Als we meer kennis hebben over hoe het microbioom rond de wortels van planten de plant kan beschermen tijdens zo’n periode van stress, of de plant kan helpen om erna te herstellen, kunnen we die kennis gebruiken om de opbrengst van de landbouw te beschermen.’

In hun artikel behandelen de wetenschappers een aantal veelbelovende richtingen van onderzoek. Een daarvan is het onderzoek naar zogenaamd wortelexudaat, een bijzondere cocktail van vocht met allerlei koolwaterstoffen erin die planten uitscheiden via hun wortels. De schimmels en bacteriën rond de wortels leven van die koolwaterstoffen. En er zijn aanwijzingen dat planten de samenstelling van deze voedselcocktail kunnen aanpassen om de activiteit van de micro-organismen te sturen. ‘Dat blijkt onder meer uit mijn eigen onderzoek,’, vertelt De Vries. ‘Mijn team heeft onlangs ontdekt dat grassen onder invloed van droogte hun wortelexudaat veranderen, en zo de activiteit van de bacteriën rond hun wortels verhogen. Er zijn aanwijzingen dat dit er toe leidt dat de micro-organismen meer essentiële nutriënten vrijmaken uit de grond, waardoor de grassen makkelijker kunnen herstellen zodra de droogte voorbij is. Dit ga ik de komende jaren met een Starting Grant van de European Research Council (ERC) onderzoeken in een nieuw onderzoeksprogramma dat ik opstart in Amsterdam. Het zou heel interessant zijn om te kijken of zoiets bij voedselgewassen ook speelt.’

Meerjarig project rondom microbioom plantenwortels

20 miljoen euro toegekend aan dit onderzoek, dat wordt geleid door prof. dr. Harro Bouwmeester. Het bestuderen van hoe verschillende soorten stress, waaronder droogte, leiden tot veranderingen in de micro-organismen rond de wortels van allerlei soorten planten (inclusief voedselgewassen) en hoe dit die planten vervolgens beschermt tegen die stress maakt deel uit van dit grote, meerjarige project.

Publicatiegegevens

Franciska T. de Vries, Rob I. Griffiths, Christopher G. Knight, Oceane Nicolitch, Alex Williams; Harnessing Rhizosphere Microbiomes for Drought Resilient Crop Production, in: Science, 17 April 2020.