Bodemmicroben kunnen een grote invloed hebben op de verspreiding van schadelijke invasieve soorten, omdat ze de groei van de plant kunnen belemmeren of vergemakkelijken. Onderzoekers van de afdeling Biologie van de Universiteit van Turku, Finland, bestudeerden de rol van bodemmicrobiota in het succes van tuinlupine, een invasieve soort in de Finse natuur.

Lupinus polyphyllus, algemeen bekend als de tuinlupine, is een overblijvend kruid afkomstig uit Noord-Amerika. Het werd als sierplant naar Europa gebracht, maar het ontsnapte uit de tuinen en wordt nu in veel landen, waaronder Finland, als een invasieve soort beschouwd. Wat de tuinlupine interessant en een succesvolle invasieve soort maakt, zijn de wortelknobbelbacteriën die stikstof uit de lucht omzetten voor gebruik door de plant. Stikstof is nodig voor groei en voor het produceren van fytochemische verbindingen tegen herbivoren.

"Deze symbiose met bacteriën komt de tuinlupine vooral ten goede in voedselarme omgevingen, zoals zandige bermen, waar de plant vaak in overvloed groeit. Dit verklaart deels waarom tuinlupine erin is geslaagd om zoveel ruimte in te nemen in voedselarme gebieden waar het kan zijn lokale concurrenten ontgroeien die niet zo'n symbiotische associatie met bacteriën hebben", legt adjunct-professor Satu Ramula uit van de afdeling Biologie van de Universiteit van Turku, Finland.

Bodemmicrobiota kan ook de geur van de plant beïnvloeden

De onderzoekers plantten tuinlupines afkomstig van Noord-Amerikaanse en Finse populaties in voedselarme grond met bodemmicroben van lokale lupinepopulaties of in grond waar het aantal microben was verminderd.

De onderzoekers ontdekten dat de tuinlupines, ongeacht hun land van herkomst, baat hadden bij de bodemmicroben. De planten werden groter dan die in de controlegroep die minder bodemmicroben in hun medium hadden.

"Naast de groei beïnvloedden de bodemmicroben de geur van individuele planten door de samenstelling van de vluchtige organische stoffen die door de bladeren worden uitgestoten te veranderen. Vooral de planten die groeiden in het medium dat natuurlijke bodemmicroben bevatte, produceerden vluchtige stoffen waarvan eerdere studies hebben bewezen dat ze werken als afschrikmiddel voor slakken", zegt postdoctoraal onderzoeker Aino Kalske.

Om te bestuderen hoe de plant zich verdedigde tegen herbivoren, boden de onderzoekers de bladeren van de planten aan aan slakken, de natuurlijke vijand van de tuinlupine. Het experiment uitgevoerd in een laboratoriumomgeving leverde verrassende resultaten op. De verdediging van de planten tegen herbivoren was afhankelijk van de bodemmicroben in het groeimedium.

"De bosslakken aten minder van de Finse tuinlupines dan die afkomstig uit de Noord-Amerikaanse populaties toen beide planten waren opgekweekt met de natuurlijke bodemmicroben. Bij planten die waren gekweekt met verminderde bodemmicrobiota, zagen we geen verschillen in bladconsumptie tussen de populaties van verschillende herkomst", zegt Kalske.

De resultaten geven aan dat bodemmicrobiota een grotere impact heeft dan eerder werd gedacht, zowel op planten als op de organismen die ervan afhankelijk zijn. Microben dragen niet alleen bij aan de groei van de planten, maar ook aan hun verdediging tegen herbivoren. Bodemmicrobiota is buitengewoon overvloedig en slechts een theelepel aarde kan miljoenen microben bevatten. De samenstelling van de microbiota is echter afhankelijk van de lokale flora en het bodemtype.

De onderzoekers onderzoeken momenteel of het invasiesucces van de tuinlupine wordt geassocieerd met bodemmicroben in de natuur.

Het onderzoeksartikel "Bodemmicrobiota verklaren verschillen in herbivore resistentie tussen inheemse en invasieve populaties van een overblijvend kruid" werd gepubliceerd in het Journal of Ecology . + Verder verkennen

Team ontwikkelt microscoop om microben in bodem en planten in beeld te brengen op micrometerschaal