Wetenschap
Onderzoek onthult de sleutelrol van de communicatie tussen planten en bacteriën bij de assemblage van een gezond plantenmicrobioom
In een interdisciplinair onderzoek hebben onderzoekers ontdekt dat symbiotische bacteriën via specifieke moleculen communiceren met peulvruchtplanten en dat deze communicatie beïnvloedt welke bacteriën dichtbij de plantenwortels groeien. De bevindingen bieden inzicht in hoe planten en bodembacteriën gunstige partnerschappen vormen voor de opname van voedingsstoffen en veerkracht. Deze resultaten zijn een stap in de richting van een beter begrip van hoe de communicatie tussen planten en bodembacteriën kan leiden tot specifieke gunstige associaties die planten van voedingsstoffen voorzien.
De resultaten in Natuurcommunicatie ontdek dat symbiotische, stikstofbindende bacteriën kunnen zorgen voor dominantie onder bodemmicroben vanwege hun op signalen gebaseerde communicatie met de gastheer van de vlinderbloemige plant. Onderzoekers ontdekten dat wanneer peulvruchten stikstof nodig hebben, ze vanuit de wortels specifieke moleculen de bodem in sturen, die op hun beurt door de symbiotische bacteriën worden herkend om een ander molecuul te produceren, de Nod-factor, die omgekeerd door de peulvruchtplant wordt herkend. P>
Wanneer deze wederzijdse herkenning tot stand komt, zal de plant het paneel van door de wortels uitgescheiden moleculen aanpassen en op deze manier de bodem aantasten waarin bacteriën in de buurt van hun wortels kunnen groeien.
Planten als peulvruchten hebben een bijzondere relatie met bepaalde bacteriën in de bodem. Deze bacteriën helpen de planten te groeien in een bodem waar weinig stikstof aanwezig is, door stikstof uit de lucht om te zetten in een bruikbare vorm. Afhankelijk van de beschikbare stikstof in de bodem kunnen peulvruchtplanten zich in verschillende toestanden bevinden:zonder stikstof, in samenwerking met de bacteriën, of met behulp van stikstof uit anorganische bronnen zoals nitraat.
Eerder werd al aangetoond dat de symbiose met stikstofbindende bacteriën de rest van de micro-organismen rond de plantenwortels beïnvloedt. Het is echter niet altijd duidelijk hoe dit partnerschap andere microben beïnvloedt, en of dit afhangt van de hoeveelheid stikstof die de plant heeft.
In de nieuwe studie ontdekte het team dat de bacteriegemeenschappen rond de wortels en in de omringende grond verschillen afhankelijk van en voorspellende kracht hebben van de stikstofstatus van de plant. Bovendien werd ontdekt dat de signaaluitwisseling tussen de peulvrucht en zijn symbiont een cruciale rol speelt bij het moduleren van het profiel van door de wortel uitgescheiden moleculen, waardoor de assemblage van een symbiotisch wortelmicrobioom wordt beïnvloed.
De resultaten bieden waardevolle inzichten in de complexe wisselwerking tussen stikstofvoeding, Nod-factorsignalering en de assemblage van het wortelmicrobioom. De bevindingen benadrukken het belang van symbiose en stikstofvoeding bij het vormgeven van de interacties tussen planten en bacteriën, wat potentiële toepassingen in de landbouw en duurzame plantengroei biedt.
Dit is een duidelijk voorbeeld van interdisciplinair onderzoek, waarbij verschillende soorten expertise op het gebied van de chemie van prof. dr. Marianne Glasius van de Universiteit van Aarhus wordt gebruikt om wortelafscheidingen te analyseren, op het gebied van de wiskunde van prof. dr. Rasmus Waagepetersen om voorspellende modellen te ontwikkelen, en op het gebied van plantengenetica en microbioom van Prof. Dr. Simona Radutoiu hebben complexe causationele studies van wortel-geassocieerde bacteriële gemeenschappen mogelijk gemaakt.
Door deze diverse velden te integreren, konden de onderzoekers belangrijke vragen beantwoorden over hoe stikstofvoeding en symbiose de interacties tussen planten en bacteriën beïnvloeden, wat waardevolle inzichten opleverde in duurzame landbouw.