Wetenschap
Fijne wortels maken het verschil in metabolomen en microbiomen
Bevindingen, nu gepubliceerd in Plant, Cell &Environment laten zien dat de microbiomen in de worteloppervlakzone en de rhizosfeer onderscheidend zijn in vier verschillende boomsoorten. De resultaten lieten ook verschillen zien tussen de bacteriële rhizoplane- en rhizosfeercompartimenten voor absorberende fijne wortels, maar niet voor transportieve fijne wortels.
Het ontcijferen van de gastheer-microbiële relaties vereist een ingewikkeld begrip van de fysiologie en morfologie van de gastheer, in dit geval de plantenwortels. Classificatie van fijne wortels is belangrijk voor het beoordelen van verschillende ecologische processen, waaronder biogeochemische cycli op kleine schaal en wortel-microbiële relaties.
De resultaten van dit onderzoek laten zien dat verschillende wortelcompartimenten verschillend zijn gestructureerd op basis van het functionele worteltype en de beschikbare bronnen. Bovendien leveren de bevindingen bewijs dat de microbiële samenstelling ruimtelijk gestructureerd is volgens het wortelfunctionele type, en dat er selectieve druk bestaat voor elk wortelcompartiment voor verschillende wortelfunctionele typen.
Deze gegevens benadrukken de noodzaak om de wortelfysiologie onder de loep te nemen bij het onderzoeken van wortel-microbiële feedback, omdat er meer informatie is dan eerder werd erkend binnen individuele of gehomogeniseerde wortelcompartimenten.
Microbioomclusters in plantenwortels spelen een cruciale, interactieve rol met de plant of gastheer. Maar in microbioomstudies concentreren onderzoekers zich zelden op fijne wortels (2 millimeter of minder) en hun verschillende functionele rollen.
Met behulp van een 26 jaar oud gemeenschappelijk tuinbos verzamelde een multi-institutioneel team van onderzoekers fijne wortelmonsters van vier gematigde boomsoorten (drie bladverliezende en één naaldboom) die varieerden in hun morfologie.
Door middel van gensequencing en metabolomische analyse in het Environmental Molecular Sciences Laboratory hebben onderzoekers waargenomen dat fijne wortels functies in compartimenten verdelen, en dat binnen deze compartimenten bacteriën en schimmels anders functioneren. Dit is waarschijnlijk te wijten aan de vraag of en hoe voedingsbronnen beschikbaar zijn in elk compartiment.
Bovendien observeerden onderzoekers verschillen in gegevens van rhizoplanes versus rhizospheres. Bacteriën in de rhizovlakken – het worteloppervlak en de onmiddellijk omringende bodemdeeltjes – evenals het wortelmetaboloom en potentiële microbiële functies, verschilden tussen absorberende en transportieve fijne wortels. Maar de bacteriën in de rhizosfeer – de biogeochemische grond in de buurt van de wortels – veranderden niet.
Deze bevindingen tonen het belang aan van de wortelfunctie bij het onderzoeken van wortel-microbiële relaties, waarbij de nadruk wordt gelegd op de verschillende gastheerselectieve druk die wordt uitgeoefend op verschillende wortelmicrobioomcompartimenten.