Nu hittegolven en langdurige droogte wereldwijd toenemen, groeit de behoefte aan veerkrachtigere gewassen voor onze biodiversiteit en voedselvoorziening. Dat bepaalde bacteriën planten kunnen ondersteunen bij droogte was al bekend, maar onderzoekers van de Universiteit Leiden hebben nu ontdekt hoe dat mechanisme precies werkt.
Op zoek naar nuttige bacteriën
De ontdekking begon met een verzameling bacteriestammen, beschikbaar gesteld door Jos Raaijmakers, hoogleraar Microbiële interacties en diversiteit bij het Instituut Biologie Leiden (IBL) en het Nederlands Instituut voor Ecologie (NIOO-KNAW). De onderzoekers stelden planten bloot aan droogte en vergeleken planten die waren behandeld met bacteriën met planten die dat niet waren.
"We hebben een verzameling bacteriën gescreend om te zien welke de droogtetolerantie van planten verbeteren", vertelt plantenbioloog Salma Balazadeh. "We hebben een Flavobacterium ontdekt die planten helpt beter tegen droogte bestand te zijn. Deze stam bleek een van de meest veelbelovende, dus besloten we die verder te onderzoeken." Het project bracht kennis uit de plantenbiologie, microbiologie en moleculaire biologie samen. Dankzij financiering van de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) konden de onderzoekers het onderliggende mechanisme verder uitzoeken.
Groei van wortelharen
In doorzichtige groeisystemen zagen de onderzoekers dat behandelde planten veel meer wortelharen ontwikkelden. Wortelharen zijn kleine uitsteeksels van wortelcellen die het worteloppervlak vergroten, waardoor planten water en voedingsstoffen efficiënter opnemen.
Het team bracht de biologische keten in kaart: door interactie met de bacterie worden signaalstoffen en specifieke genen in de plant geactiveerd, wat uiteindelijk leidt tot extra wortelhaargroei. Volgens Balazadeh onderstreept dit het belang van onderzoek in een natuurlijke context: "Er zijn processen in planten die alleen door micro-organismen worden geactiveerd. Zonder die interacties zouden we ze misschien nooit ontdekken."
Eén stukje van de puzzel
Balazadeh en medeonderzoeker Arezoo Rahimi benadrukken dat droogtetolerantie complex is: er bestaat geen eenvoudige oplossing in de vorm van één gen of bacterie. "Er is niet één mechanisme dat bepaalt of een plant droogte kan doorstaan. Ons onderzoek beschrijft één belangrijke route, maar er zijn er ongetwijfeld meer."
Toch is dit een belangrijke stap. Door beter te begrijpen hoe nuttige bacteriën de biologie van planten beïnvloeden, kan het onderzoek in de toekomst bijdragen aan de ontwikkeling van gewassen die beter bestand zijn tegen een warmer en droger klimaat.