nieuwsbrief

Inschrijven op de gratis nieuwsbrief

  
  

26.05.2020 Bacterie zorgt voor minder stress en ziektes bij maïs

Hoe kan je ervoor zorgen dat maïs minder te lijden heeft onder stress én beter groeit? In een nieuw onderzoek heeft Stien Beirinckx (ILVO-VIB) met de techniek metabarcoding ontdekt dat bacteriën de maïsgroei onder koude temperaturen kunnen verbeteren én de gevolgen van een schimmelinfectie met Rhizoctonia solani kunnen beperken. “Dit is het begin van een nieuwe veelbelovende kennisontwikkeling om de landbouw minder afhankelijk te maken van externe inputs”, zegt ze.
Door de opwarming van de aarde en het overwicht van monoculturen in ons huidige landbouwsysteem ervaren landbouwgewassen steeds meer stress, zoals een verhoogde ziektedruk en extremere weersomstandigheden. Daarom is het belangrijk om in de richting van andere en nieuwe landbouwmethodes te kijken.
 
Een vaak gesuggereerde oplossing is het gebruik van bacteriën als biologisch bemestings- en bestrijdingsproduct. Maar om de werking daarvan te doorgronden en te voorspellen, is een goede kennis nodig van de bestaande bacteriële gemeenschappen in en rond plantenwortels, en van hun effect op de plantengroei. VIB-ILVO onderzoekster Stien Beirinckx ging die uitdaging aan voor maïs: zij zocht én vond bacteriële stammen die de maïsgroei kunnen bevorderen onder koude omstandigheden (vb. een kille lente) of bij infectie door de schadelijke schimmel Rhizoctonia solani.
 
“We hebben natuurlijk voorkomende bacteriën geselecteerd die een sterke band hebben met maïs en die een plantengroei-bevorderde werking hebben onder koude omstandigheden of bij schimmelinfectie”, vertelt Stien Beirinckx. “De volgende stap is het verder ontrafelen van de werkingsmechanismen en kolonisatiestrategieën van deze bacteriën. Op termijn willen we zaden vooraf gaan behandelen met deze bacteriën om zo de kieming in het voorjaar verbeteren, wanneer het nog behoorlijk koud kan zijn. We hopen ook dat de ontwikkeling in de jeugdfase dan sneller verloopt en dat de ziektegevoeligheid teruggedrongen wordt.”
 
Maïs is eigenlijk een subtropisch gewas, en dus bijzonder gevoelig aan koude, vooral tijdens de kieming en jeugdgroei. “Daarom wordt het gewas vrij laat geplant, maar daardoor wordt ook de groeiperiode sterk beperkt”, vertelt Beirinckx. “Bodembacteriën die jonge plantjes beschermen kunnen het verschil maken: een langer groeiseizoen en gezondere planten zorgen voor meer opbrengst.”
 
Via metabarcoding, een hoogtechnologische techniek, bracht Beirinckx de aanwezige bacteriën in kaart en isoleerde ze deze van tussen de maïswortels en vanuit de omringende bodem. Daarna werd nagegaan hoe deze microben plantengroei kunnen stimuleren. Ook de bacteriële gemeenschappen van de maïswortel werden meer in detail onderzocht. Daarbij werden families gedetecteerd die de maïswortel altijd koloniseren, maar er werden ook families ontdekt die sterker reageren op koude temperaturen. Sommige werden talrijker bij koude, andere waren minder sterk aanwezig. Dat effect bleek groter tussen de wortels dan in de omringende bodem.
 
Een deel van collectie bodembacteriën werd getest op groeibevordering in maïs bij koude temperaturen. Op basis van deze screening werden twee bacteriële stammen gedetecteerd die de groei van maïs onder koude temperaturen verbeterden.
 
Er werden ook bacteriën opgespoord die de ziektesymptomen van R. solani in maïs kunnen verlagen. Hiervoor screenden de onderzoekers de bacteriële stammen in de collectie voor twee gekende biocontrolemechanismen: direct antagonisme van de schimmel en de inductie van de jasmonaatsignalisatie in de plant. Bij het eerste mechanisme gaat de bacterie de schimmel direct gaan tegenwerken, bij het tweede stimuleert de bacterie een hormonenreactie in de plant, zodat die zijn eigen verdediging kan gaan organiseren. Een selectie van de bacteriële collectie, gebaseerd op de resultaten van beide screenings, werd nadien getest op een biocontrole-effect tegen R. solani in maïs gegroeid in serres. Dit zorgde voor veelbelovende resultaten waarvan het onderliggende werkingsmechanisme nog onderzocht wordt.
 
De resultaten van dit doctoraatsonderzoek zorgen voor een grotere kennis omtrent de bacteriële gemeenschappen in de maïswortel, én er werd aangetoond dat deze gemeenschappen veranderen bij koudere temperaturen. Deze kennis, samen met de aangelegde collectie, kan het identificeren, selecteren en toepassen van groeibevorderende stammen een flinke boost geven.
 
Er werden zowel bacteriën geïdentificeerd die maïsgroei onder koude kunnen verbeteren of de ziektesymptomen van Rhizoctonia solani in mais kunnen onderdrukken. Met die kennis kunnen onderzoekers nu aan de slag om de bacteriële wortelgemeenschap, het wortelmicrobioom, te gaan ‘programmeren’ om stress te verminderen en groei te bevorderen. Op (lange) termijn kan dat leiden tot een nieuw commercieel biologisch product voor toepassing in de landbouw. Dat kan bijvoorbeeld onder de vorm van een zaadcoating die kieming in het voorjaar kan verbeteren, de ontwikkeling in de jeugdfase versnelt en ziektegevoeligheid terugdringt.
 
Op 19 mei verdedigde Stien Beirinckx haar doctoraat: “Grasping the maize root microbiome to enhance biotic and abiotic stress tolerance.” Bekijk deze korte video over het onderzoek: https://youtu.be/bDr0eT7J3RY

Bron: Eigen verslaggeving

Volg VILT ook via