Verschillende strategieën voor gewasbeheer kunnen verschillende en merkbare effecten hebben op een gewas en zijn opbrengst. Maar wat zijn de effecten op microbieel niveau... niet alleen in de wortels maar in de hele plant?

Moleculair biologen Kristi Gdanetz en Frances Trail van de Michigan State University probeerden die vraag te beantwoorden, het ontwikkelen van een beschrijvende analyse van het tarwemicrobioom onder vier veelvoorkomende soorten managementstrategieën:conventioneel, niet tot, biologisch, en verminderde chemische input.

Hun analyse en gegevens, onlangs gepubliceerd in het volledig open access tijdschrift fytobiomen , is gratis beschikbaar voor academische en industriële onderzoekers die microbiomen van planten bestuderen en hun rol bij het verminderen van ziekten of het verhogen van gewasopbrengsten.

Hun studie werd uitgevoerd op een uniek en ideaal stuk land voor het onderzoeken van de effecten op microben geassocieerd met tarwe onder alle vier de beheerstrategieën. De 24 beheerpercelen van één hectare zijn willekeurig verspreid over een groter veld en elk perceel wordt al meer dan 20 jaar op dezelfde manier beheerd als onderdeel van een gewasrotatie van tarwe-maïs-sojabonen op MSU Kellogg Biological Station, die wordt gefinancierd als onderdeel van het National Science Foundation Long Term Ecological Research Project.

In verschillende stadia tijdens het groeiseizoen, Gdanetz en Trail verzamelden meer dan 200 monsters van bladeren, stengels, en wortels van tarwe die in elk van de verschillende beheerpercelen groeit. De monsters werden vervolgens verwerkt met behulp van amplicon-sequencing met hoge doorvoer om microbiële gemeenschappen te identificeren. Microbiële cultuurcollecties werden ook ontwikkeld op basis van de monsters, een waardevolle bron voor het isoleren en kweken van specifieke microbiële taxa.

specifieke endofyten, of microscopisch kleine schimmels die in de planten leven, werden vervolgens uit de monsters geïsoleerd en getest op biologische bestrijdingsactiviteit tegen Fusarium graminearum, een ziekteverwekker die bekend staat om het veroorzaken van fusariumkopziekte, een economisch verwoestende tarweziekte. Dit deel van het werk werd gefinancierd door het Michigan Wheat Program.

"De meeste onderzoeken richten zich alleen op de wortels en rhizosfeermicroben die met planten worden geassocieerd, " zei Gdanetz. "Maar we krijgen voortdurend bewijs dat de bovengrondse microbiële gemeenschappen een belangrijke rol spelen in de gezondheid van planten."

De resultaten suggereren dat microbiële gemeenschappen sterk worden beïnvloed door het orgaan en de leeftijd van de tarweplant, en het kan ook worden beïnvloed door de managementstrategie.

"Het manipuleren van plant-geassocieerde microben om ziekten te verminderen of de oogstopbrengst te verbeteren, vereist een grondig begrip van interacties binnen het fytobioom, " zei Gdanetz. "We hebben een aantal fundamentele gegevens verstrekt voor mensen om synthetische microbiomen te genereren om te gebruiken bij experimentele manipulaties."

"We zouden ook graag zien dat soortgelijke onderzoeken worden uitgevoerd op andere veldsites in de VS om te bepalen of deze patronen die we hebben waargenomen, stand houden, ' zei Gdanetz.