Microbiële helpers
Striga, een parasiterende onkruid soort, zorgt in sub-Sahara Afrika voor grote graanoogst verliezen. Het tegen gaan van striga infecties is dan ook van groot belang. Nu heeft een groep van internationale onderzoekers ontdekt dat de sleutel hierbij wel eens bij microben kan liggen.
Striga infecteert veel graansoorten. Omdat het afhankelijk is van z’n gastheer wachten striga zaden met ontkieming totdat ze weten dat deze aanwezig is. Ze zijn daarbij erg geduldig, soms wachten ze wel 20 jaar. Dit herkennen van een geschikte gastheer doen striga zaden aan de hand van signalen die planten afgeven wanneer ze fosfaat tekort komen. Na ontkieming groeit striga naar z’n gastheer toe om deze binnen te dringen om daar voedingsstoffen af te tappen. Dit zorgt dat een plant slecht groeit en een gewas minder opbrengt.
Zoekend naar een effectieve maar goedkope manier om striga infectie tegen te gaan besloten de onderzoekers het effect van microben op een striga infectie te onderzoeken. Hiervoor ontkiemde de onderzoekers sorghum in grond afkomstig van een Nederlandse akker die al dan niet van te voren verhit was. Na ontkieming verpotte ze de sorghumplantjes naar zandgrond met striga zaden. Na een aantal weken analyseerde de onderzoekers het aantal striga infecties. Hierbij viel op dat planten in ontkiemt in grond dat van te voren verhit was meer infecties hadden dan planten ontkiemt in natuurlijke grond.
Stiga zaden kunnen wel 20 jaar wachten op een geschikte gastheer
Om te ontdekken waarom dit zo was bestudeerde de onderzoekers de striga groei. Striga zaden ontkiemde even goed in zowel aanwezigheid van natuurlijke al verhitte grond. Maar in natuurlijke grond was de ontwikkeling van striga minder goed. Hierdoor konden deze striga planten niet bij hun gastheer komen.
Vervolgens bestudeerde de onderzoekers de door de gastheerplant uitgescheiden striga groeistoffen. In grond met microben waren meer afbraakproducten van deze striga groeistoffen aanwezig dan in grond zonder microben. Dit suggereert dat de microben de striga groeistoffen afbreken en zo de ontwikkeling van net ontkiemde striga planten verstoord.
Daarnaast onderzochten de onderzoekers wat de aanwezigheid van striga verstorende microben met de plant doet. Hierbij ontdekte ze dat aanwezigheid van striga verstorende microben er voor zorgt dat planten wortels een extra beschermlaagje aanmaken. Dit zorgt er waarschijnlijk voor dat net ontkiemde striga planten meer moeite hebben om gierstplanten binnen te dringen.
Een cocktail aan striga remmende bacteriën
Als laatste onderzochten de onderzoekers welke microben striga infecties terugdringen. Hiervoor gingen de onderzoekers na welke microben er zoal aanwezig waren op en rondom de sorghumplanten. Vervolgens testte de onderzoekers potentiële kandidaat bacterie stammen. Hieruit kwam na voren dat een Pseudomonas stam VK46 de ontwikkeling van striga planten verstoord door middel van afbraak van striga groeistoffen. Daarnaast bleek Arthrobacter stam VK49 de aanmaak van het extra beschermlaagje te stimuleren.
Sorghumplanten profiteren dus van de aanwezigheid van striga remmende microben. Elke bacterie stam remt striga een beetje. Met een optimale microben cocktail zo het mogelijk moeten zijn om sorghumplanten en andere gewassen te beschermen tegen een striga infectie.
Literatuur
Kawa et al., (2024) The soil microbiome modulates the sorghum root metabolome and cellular traits with a concomitant reduction of Striga infection, Cell Reports, https://doi.org/10.1016/j.celrep.2024.113971
Plant en Zo 