Cowpea is een belangrijk gewas in veel delen van de wereld, vooral in sub-Sahara Afrika. Het is veerkrachtig en kan groeien in gebieden met weinig regenval en bodems van lage kwaliteit. Maar hoe winterhard het ook is, de opbrengst van cowpea kan afnemen door droogte en een laag fosforgehalte in de bodem.

In een recent onderzoek hebben onderzoekers de eigenschappen van de cowpea-wortel bepaald die de planten zouden kunnen helpen beter te groeien in drogere, fosforarme gronden.

"Het is van vitaal belang om cowpea-variëteiten te ontwikkelen die optimaal kunnen produceren onder stressvolle omstandigheden", zegt Saba Mohammed, hoofdauteur van de studie aan de Ahmadu Bello University in Zaria, Nigeria. "Deze veerkrachtige cowpea-variëteiten kunnen helpen meer mensen voedsel en voeding veilig te stellen."

De studie is gepubliceerd in Crop Science , een publicatie van de Crop Science Society of America.

Cowpeas zijn een belangrijke bron van calorieën voor miljoenen mensen over de hele wereld. Ze zijn rijk aan eiwitten en andere voedingsstoffen. Cowpea-planten hebben ook een verscheidenheid aan andere toepassingen. Ze kunnen dienen als veevoer en groenbemester.

Microben in wortelknollen van cowpea kunnen de bodemvruchtbaarheid verhogen. Deze microben maken atmosferische stikstof beschikbaar voor planten in de bodem - een proces dat stikstoffixatie wordt genoemd. Stikstoffixatie kan gunstig zijn voor boeren die zich geen op stikstof gebaseerde meststoffen kunnen veroorloven.

De meeste cowpea-productie vindt plaats in semi-aride gebieden. Ruwe omgevingsomstandigheden en arme gronden belemmeren vaak de opbrengst. "Ons werk stelde vast dat bepaalde wortelkenmerken de opbrengst van cowpea-planten verhoogden bij droogte of lage fosforgehalten in de bodem", zegt Mohammed.

Deze wortelkenmerken omvatten langere primaire wortels en grotere aantallen zijwortels die uit primaire wortels komen. Wortelharen spelen ook een belangrijke rol bij de tolerantie van cowpea tegen droogte en arme gronden.

Cowpea-planten met langere, dichtere wortelharen hadden bijvoorbeeld hogere opbrengsten als ze werden gekweekt in omstandigheden met een laag fosforgehalte. "Dat suggereert dat deze wortelhaarkenmerken een cruciale rol spelen bij het verkrijgen van fosfor uit suboptimale bodems", zegt Mohammed.

Wetenschappers weten al lang dat wortels een belangrijk onderdeel zijn van hoe planten zich aanpassen aan moeilijke omgevingsomstandigheden. "Het wortelstelsel is de helft van het hele plantenstelsel", zegt Mohammed. "Toch is er relatief weinig onderzoek naar gedaan bij het vinden van oplossingen voor landbouwbeperkingen."

Wortelsystemen hebben verschillende strategieën om hulpbronnen uit de bodem te halen. "Planten met diepere wortels produceren bijvoorbeeld beter dan planten met ondiepe wortels onder omstandigheden met weinig water", zegt hij. "Aan de andere kant zijn die met ondiepe wortels misschien meer geschikt voor bodems met suboptimale voedingsstoffen."

Dat komt omdat voedingsstoffen, zoals fosfor, vaak geconcentreerd zijn in de bovenste laag grond.

Voor cowpea-planten die groeien in droge en voedselarme bodems, moeten de wortels dieper gaan en breed en ondiep worden verspreid.

"Ons onderzoek toont aan dat we ons kunnen concentreren op cowpea-variëteiten met langere penwortels voor droogtetolerantie en hogere aantallen ondiepere basale wortels om bodemvoedingsstoffen te extraheren", zegt Mohammed.

Hoewel wortelarchitectuur waardevolle informatie kan opleveren, kan het onderzoeken van wortelkenmerken van volwassen planten een tijdrovend en vermoeiend proces zijn. Mohammed zegt dat het gemakkelijker en zuiniger is om wortels te fenotyperen in het zaailingstadium.

De studie toonde aan dat het onderzoeken van wortels van cowpea-zaailingen zou kunnen helpen bij het identificeren van wortelkenmerken in volwassen planten die gunstig zijn voor groei in uitdagende omgevingen.

"Ons doel is om de onderzoeksresultaten te gebruiken om nieuwe cowpea-rassen te kweken", zegt Mohammed. "Deze nieuwe rassen zouden optimaal presteren onder omstandigheden met weinig water en een laag fosforgehalte in de bodem."

Veel kleinschalige en zelfvoorzienende boeren kunnen zich geen fosfaatmeststoffen veroorloven. De nieuwe cowpea-variëteiten die Mohammed beschrijft, zouden deze boeren enorm ten goede komen. Hij legt echter uit dat het ontwikkelen van nieuwe rassen met gewenste worteleigenschappen ook een waardevolle hulpbron kan zijn in systemen waar intensieve irrigatie en meststoffen worden gebruikt. Deze cowpea-variëteiten kunnen helpen de productiekosten te verlagen en de milieuvervuiling door overmatig gebruik van kunstmest te minimaliseren.