Bacteriën stunten met gevestigde plant-soil feedback theorie
‘Wat ik aantrekkelijk vind aan het bodemleven, is dat het stuurbaar is,’ verklapt onderzoeker Martijn Bezemer van het Instituut Biologie Leiden (IBL). ‘Dat je kan zeggen: wat wil je? En dat ik de bodem dan kan omtoveren tot iets wat jij nodig hebt. Ten minste, dat dachten we.’
Bezemer onderzoekt al jaren de interactie tussen planten en het microbioom: de bacteriën en schimmels die in de grond leven. ‘Het microbioom en planten beïnvloeden elkaar, bijvoorbeeld door de stoffen die ze uitscheiden. Dat noemen we plant-soil feedback,’ legt de onderzoeker uit.
Dat werkt als volgt: wanneer je plant A in de grond zet, verandert het de grond daaromheen. ‘Zo krijg je een grond A, met een bijpassend microbioom,’ vertelt Bezemer. Maar als je plant A vervangt door plant B, zal de grond langzaam veranderen in microbioom B. ‘De grond kun je blijven sturen, ook met plant C, D of E. In de praktijk zou je zo een bodem met een goed microbioom kunnen creëren om daarna een bepaald gewas op te laten groeien.’
Aanname
'De stuurbaarheid is nog nooit écht getest'
‘Het bijzondere is dat onderzoekers al jaren enorm dol zijn op plant-soil feedback en het sturen van de bodem, maar dat die de stuurbaarheid nog nooit écht is getest. Het is eigenlijk een aanname,’ vertelt Bezemer. ‘Wij hebben dat nu gedaan.’ Een jaar lang groeide hij met een team, een samenwerking van het IBL en het Nederlands Insituut voor Ecologie (NIOO-KNAW), zes graslandplanten in elk een eigen container, waarbij ze regelmatig de samenstelling van het microbioom maten.
Gevoelige bacteriën
Na een overgangsperiode van drie tot vier maanden hadden de schimmels een vaste samenstelling bereikt. Dat kwam dus overeen met de plant-soil feedback theorie. Voor de bacteriën bleek dat echter zelfs na een jaar nog niet het geval.
Bezemer: ‘Ga je vandaag meten, dan zitten er andere bacteriën in de bodem dan een paar weken eerder. Daar waren we best verbaasd over.’ Toch valt de uitkomst wel te verklaren. ‘Bacteriën zijn nou eenmaal gevoeliger voor factoren als vocht, temperatuur en warmte.’
Van grond A naar B?
In het tweede deel van het onderzoek ging het team nog een stapje verder. ‘Dat was de echte feedbackfase. Elk van de containers, waar vooralsnog één plant per container in had gegroeid, werd opgedeeld in zes delen. In de container met oorspronkelijk plant A en nu ook grond A, wilden wij nu meten wat het effect was wanneer nogmaals plant A werd gepland, én wat het effect van plant B tot en met F was op diezelfde grond’, vertelt Bezemer.
Dat bleek een enorme klus. ‘Vergis je niet, elke plantensoort stond in vijf containers. Dus met zes soorten hadden we al een jaar lang dertig meetpunten. Nu werden dat er nog eens zes keer zoveel: 180 punten waarvan het team van zeven mensen we een half jaar lang testten welk DNA er te vinden was. Vervolgens heeft Emilia Hannula, de eerste auteur van het artikel, de hele database geanalyseerd.’
Hannula voegt toe: ‘Je krijgt zelden een kans om bodemmicroben te onderzoeken in zo’n detail als we nu gedaan hebben, waarmee we patronen konden detecteren en antwoorden konden geven op belangrijke vragen,’ zegt ze. ‘Wereldwijde studies verzamelen soms minder data dan wij geanalyseerd hebben voor één bodem, waarbij we alleen de combinatie van groeiende planten hebben gebruikt.’
De testopstelling zou twee vragen moeten beantwoorden. Verandert de grond mee met de nieuwe plant? En blijft het effect van de vorige plant op de grond nog zichtbaar, een zogenaamde legacy? Na zes maanden bleek dat zulke legacies van de vorige plant er zeker te zijn, maar alleen voor schimmels. Ook veranderde schimmels met de nieuwe plant mee. Bij bacteriën was van beide geen sprake.
Twist in de wortels
Toch krijgt dit verhaal nog een twist. ‘Als laatste hebben we gekeken naar het microbioom in de wortels van de planten. Die noemen we endofyten,’ vertelt Bezemer. ‘En wat bleek: al waren bacteriën horende bij de oorspronkelijke plant allang uit de bodem verdwenen, toch vonden we ze in de nieuwe wortels nog terug! In de wortel van plant B vonden we dus bacteriën van grond A. Dat is nou echt interessant,’ verklaart hij enthousiast.
Bacteriën kunnen alsnog helpen via de wortels
De endofyten kunnen een grote invloed uitoefenen op plantengroei. Daardoor kan een plant, via zijn legacy, een later groeiende plant stimuleren. De legacy kan al uit de grond verdwenen zijn, maar een deel van het microbioom helpt alsnog via de wortels.
Bezemer vermoedt dat bacteriën en schimmels, vlak na het planten in de grond van de nieuwe soorten, via kleine beschadigingen in de wortel naar binnen zijn gekomen. In de wortel is een veiligere en constantere omgeving, waardoor zowel schimmels als bacteriën door bleven bestaan, tot de verbazing van de onderzoeker. ‘Zo blijft de bodem legacy van de vorige plant toch bewaard en wel in de wortels van de nieuwe plant. Daar hadden we nog nooit eerder aan gedacht. Ze zitten er toch nog!’
Publicatie
