Bij de barbecues in de achtertuin van tegenwoordig genieten we van maïskolven met honderden zoete, sappige pitten. Maar als we teosinte zouden eten, de wilde voorouder van maïs, zouden we het geluk hebben om een ​​dozijn korrels per oor te eten. In feite vertonen veel van onze moderne gewassen weinig gelijkenis met hun wilde voorouders. Dankzij duizenden jaren van veredeling, of "kunstmatige selectie", zijn de gewassen van vandaag smakelijk en produceren ze hoge opbrengsten. Ze kunnen echter aanvullende veranderingen hebben ondergaan die moeilijker te zien (of te proeven) zijn.

Hoewel mensen gewassen hebben verbeterd die passen bij onze smaak en landbouwsystemen, kan het selectieproces ook eigenschappen veranderen waarop fokkers zich niet opzettelijk hebben gericht. Bij het veredelen van gewassen voor moderne landbouw hebben we de planten misschien onbedoeld afhankelijker gemaakt van inputs zoals meststoffen, die energie-intensief zijn om te produceren en vaak leiden tot vervuiling door nutriënten. Studies suggereren dat de microbiële gemeenschappen die met maïs worden geassocieerd, zijn verschoven gedurende de geschiedenis van domesticatie. Deze microben kunnen een belangrijke rol spelen in ecosysteemprocessen zoals stikstofcycli, waarbij ze stikstof omzetten in vormen die planten gemakkelijk kunnen bereiken en gebruiken.

In "N-Cycling Microbiome Recruitment Verschillen tussen modern en wild Zea maysa "—uitgegeven door Phytobiomes Journal in juni - Alonso Favela, Martin Bohn en Angela Kent onderzochten deze evolutionaire veranderingen in wortel-geassocieerde microbe-rekrutering. Om dit te doen, kweekten ze zowel moderne gedomesticeerde maïs als wilde teosinte in een kas en introduceerden ze vergelijkbare microbiële gemeenschappen in de bodem. Nadat de planten waren gegroeid, werd de grond rond hun wortels verzameld. De onderzoekers gebruikten vervolgens DNA-sequencing om de samenstelling van het microbioom van elke plant te bestuderen, inclusief genen die verband houden met stikstofcycli.

De onderzoekers ontdekten dat gedomesticeerde planten andere microben uit de bodem rekruteerden dan hun wilde verwanten, inclusief microben die betrokken zijn bij stikstofcycli. Of de plant nu wild of gedomesticeerd was, verklaarde 62% van de variatie in de stikstofcyclische genendiversiteit van de geassocieerde microbiële gemeenschappen en 66% van de overvloed aan stikstofcyclische genen. Met andere woorden, duizenden jaren van kunstmatige selectie lijken aanzienlijke verschillen te hebben veroorzaakt in de manier waarop deze gewassen hulp van microben werven om toegang te krijgen tot stikstof. Kijken naar het evolutionaire verleden van maïs kan aanwijzingen geven over hoe deze planten zouden kunnen gedijen zonder sterk afhankelijk te zijn van synthetische meststoffen. "Begrijpen hoe wilde teosinte zijn N-cyclische microbioom vormt, kan ons in staat stellen deze eigenschappen naar de moderne maïsproductie te brengen om de duurzaamheid van voedingsstoffen te verbeteren", legt hoofdauteur Favela uit.

"Dit [onderzoek] benadrukt het potentieel om genetische variatie van teosinte te gebruiken om ons moderne microbioom van landbouwgewassen te 'rewilden' om een ​​duurzamer en effectiever landbouwsysteem te maken", zegt Favela. Als we gewassen kunnen telen die beter zijn in het werven van behulpzame microben zoals hun voorouders, kunnen we onze afhankelijkheid van synthetische meststoffen verminderen en de nutriëntenvervuiling die zoveel ecosystemen vernietigt, inperken.