Subtiele duwtjes
De meeste van ons kennen penicilline als een antibiotica. Het wordt gemaakt door de in de grond levende Penicillin rubens schimmel. Nu heeft deze schimmel veel broertjes en zusjes, waarvan sommige ervan houden om zich te nestelen tussen de cellen van de wortel. Voor de plant is dit iets positiefs, gekoloniseerde planten groeien meer wortels. Nu laat een nieuwe studie door Spaanse en Tsjechische onderzoekers zien dat Penicillin melinii met subtiele duwtjes wortelgroei bevorderd.
Omdat een goed ontwikkeld wortel systeem in het voordeel is van de plant, gewassen niet uitgezonderd, keken de onderzoekers of er microben waren die konden helpen. Het enige andere criterium dat ze hadden was dat ze moesten kunnen groeien onder laboratoriumomstandigheden. Dat maakt ze tenslotte makkelijker om mee te werken.
De onderzoekers vonden er een die niet alleen de model plant Arabidopsis (zandraket) meer wortels gaf, maar ook quinoa en tomatenplanten. Die laatste groeide de onderzoekers ook samen met de geïsoleerde microben op de akker. Daar zagen ze dat de planten meer bladeren en tomaten groeide. Wat laat zien dat een groter wortelsysteem helpt met het verkrijgen van een grotere opbrengst. Hierna identificeerde de onderzoekers de geïsoleerde microbe als de schimmel Penicillin melinii.
Weinig aanwijzingen
Nu ze wisten met welke microbe ervoor zorgde dat de plant meer wortels groeide was de vraag hoe. Als eerste keken de onderzoekers naar waar Penecillin zich nestelde. De schimmel bleek alleen tussen de cellen te groeien in de buitenste cellagen van de wortel. Maar, het groeide niet in de vaatbundels.
Vervolgens was de vraag hoe deze Penicillin planten helpt met het groeien van meer wortels. Hiervoor keken de onderzoekers naar welke genen meer of minder actief waren in de met de schimmel gekoloniseerde wortel in vergeleken met de wortels die niet gekoloniseerd waren. verassend weinig. De meeste hiervan hadden te maken met hoe de plant reageerde op indringers. Maar een groep viel op.
Deze groep bestond uit genen die betrokken waren bij de regulering van zijwortel ontwikkeling. Deze genen waren net iets meer actief. Om te testen dat deze genen daadwerkelijk betrokken waren bij de door de schimmel gestimuleerde wortelgroei keken de onderzoekers wat er gebeurde in planten die deze genen niet hadden. In een geval was het gen in de plant nodig voor de door de schimmel gestimuleerde wortelgroei. Voor twee andere genen, die onderdeel zijn van grote gen-families, kon Penicillin nog steeds wortelgroei stimuleren als deze genen in de planten afwezig waren. De onderzoekers denken dat hier gerelateerde genen de functie van de missende genen overneemt.
Geen auxine
Nu is een van de voornaamste regulators van vertakking van de wortels het plantenhormoon auxine. Tegen de verwachting in konden de onderzoekers geen bewijs vinden dat de hoeveelheid auxine, of dat van andere plantenhormonen waarna ze keken, erg verschilde tussen de wortels die wel of niet gekoloniseerd waren. Niet overtuigd en nog steeds nieuwsgierig naar hoe de schimmel dit voor elkaar krijgt, keken de onderzoekers naar de distributie van de auxine in de wortels. Alhoewel de onderzoekers meer locaties zagen waar de wortel bezig was met de voorbereidingen voor het groeien van zijwortels, vonden ze hier geen extra auxine. Wat suggereert dat de schimmel wortelgroei inderdaad stimuleert zonder extra auxine.
Dus Penicilin melinii gekoloniseerde planten groeien extra wortels wat ze helpt om beter te groeien. Maar ondanks de moeite om uit te vinden hoe deze schimmel dit doet, konden de onderzoekers maar een paar aanwijzingen vinden. Maar misschien was dan ook wel de grootste ontdekking dat Penicillin maar een paar subtiele duwtjes hoeft te geven om de plant tot meer wortelgroei te bewegen. Wat laat zien wat een klein gebaar teweeg kan brengen.
Literatuur
Laura Gutierrez-Manso, et al., Penicillium melinii promotes root growth through subtle host reprogramming across model and crop species, Journal of Experimental Botany, 2026; erag396, https://doi.org/10.1093/jxb/erag396
Plant en Zo 