Nuttige bacteriën aantrekken
Planten die groeien onder uitdagende omstandigheden, zoals bijvoorbeeld een te kort aan voedingstoffen trekken vaak microben aan die hun kunnen helpen. Misschien wel een van de bekendste voorbeelden hiervan is het aantrekken van stikstof fixerende bacteriën door vlinderbloemigen.
Maar er zijn veel meer microben die met de juiste aanmoediging de plant kunnen helpen. Onderzoekers zijn dan ook opzoek naar welke door de plant uitgestoten stoffen nuttige microben aantrekken, welke microben dat specifiek zijn en wat ze doen.
Een van die microben aantrekkende stoffen is apigenin. Deze stof is onder andere aantrekkelijk voor de stikstof fixerende bacterie Azospirillum brasilense. Deze bacterie, in tegenstelling tot de bekendere rhizobium bacterie, gaat geen samenwerking aan met de plant. Maar vormt een biofilm, een dun laagje om de wortel heen om de zuurstofloze omgeving, nodig voor stikstof fixatie, te creëren. De bij de stikstof fixatie beschikbaar gekomen stikstof kan de plant dan makkelijk opnemen.
Extra apigenin in tarwe
Maar de vraag was of planten, en gewassen in het bijzonder, kunnen aanpassen zodat ze meer van deze bacterie aantrekken. Een groep van Amerikaanse onderzoekers laat met het artikel genaamd “Increased Apigenin in DNA-Edited Hexaploid Wheat Promoted Soil Bacterial Nitrogen Fixation and Improved Grain Yield Under Limiting Nitrogen Fertiliser” zien dat dat mogelijk is.
In tarwe is apigenin een tussenproduct in de productie van flavonoïden. Van het enzym genaamd CYP75B is bekend dat het in rijst apigenin om zet in luteolin. De onderzoekers gingen na of dit enzym ook in tarwe aanwezig is. Ze ontdekte dat tarwe elf op rijst CYP75B lijkende genen heeft. Negen hiervan produceren een volledig enzym. Die negen plaatste de onderzoekers in gist om na te gaan of het enzym ook werkt. Dat bleek voor zeven van de negen het geval.
Vervolgens schakelde de onderzoekers alle negen op CYP75B lijkende genen uit. Dat lukte ten dele. Maar toen de onderzoekers vervolgens naar de hoeveelheid apigenin in de plant keken, bleek dit goed genoeg. De planten waar sommige van de CYP75B genen uitgeschakeld waren bevatten meer apigenin. Ook hun wortels stootte meer apigenin uit.
Duidelijk effect
Hierna bestudeerde de onderzoekers het effect van meer apigenin uitstoot op de stikstof fixerende bacterie Azospirillum brasilense. De onderzoekers gaven Azospirillum brasilense fluorescerend labels mee, een voor aanwezigheid en een voor biofilm vorming. Zo zagen de onderzoekers dat de uitgestoten apigenin meer Azospirillum brasilense aan trok. Die was niet alleen aanwezig op de wortels maar creëerde ook dat dunne zuurstof uitsluitende laagje.
Als laatste bestudeerde de onderzoekers het effect hiervan op de groei en opbrengst. Onder omstandigheden met ruim voldoende stikstof bemesting doen zowel planten zonder als met extra apigenin het even goed. Maar op het moment dat er minder stikstof aanwezig is doen de planten met extra apigenin het beter. Ze zijn niet alleen groter dan de controle planten onder die omstandigheden, maar produceren ook meer granen die evenveel stikstof bevatten als onder omstandigheden met voldoende stikstof. Iets wat de controle planten in stikstof arme omstandigheden niet deden.
Apigenin helpt dus met het aantrekken van stikstof fixerende bacteriën die ook actief zijn. Door gewassen te kweken die meer apigenin produceren zal het mogelijk zijn om minder bemesting te gebruiken.
Literatuur
Tajima, H., A. Yadav, J. H. Castellanos, et al. 2025. “Increased Apigenin in DNA-Edited Hexaploid Wheat Promoted Soil Bacterial Nitrogen Fixation and Improved Grain Yield Under Limiting Nitrogen Fertiliser.” Plant Biotechnology Journal 1–15. https://doi.org/10.1111/pbi.70289.
Plant en Zo 