Landbouw kan strijd tussen schimmels en bacteriën benutten

Bericht uitgegeven op [publicatiedatum]

Het ondergrondse leven van bacteriën en schimmels is hard. Veel bodemmicroben staan elkaar naar het leven in een wereld die veel weg heeft van een woestijn. Maar juist dit marginale bestaan opent perspectieven voor duurzame landbouw omdat de hongerende bodemorganismen een neus hebben voor het opsporen van mineralen en ziekteverwekkers in toom kunnen houden. Die boodschap brengt prof.dr. Wietse de Boer bij de aanvaarding van het ambt van buitengewoon hoogleraar Microbiële bodemecologie aan Wageningen University, onderdeel van Wageningen UR, op 14 februari.

Schimmels en bacteriën in de bodem kunnen veel betekenen voor de verduurzaming van de landbouw. De micro-organismen gaan ondergronds op zoek naar voedingsstoffen die aanwezig zijn in de omgeving van plantenwortels en in organische meststoffen. De vrijkomende mineralen, zoals fosfaat, komen mede ten goede aan een nabij groeiend gewas. De complexe en onzichtbare microbiële onderwereld is het onderzoeksgebied dat prof. Wietse de Boer beschrijft in zijn inaugurele rede ‘Bodemlegers in een lege bodem – Het belang van ondergrondse microbiële conflicten’.

De bodem onder onze voeten heeft een paradox in zich. Terwijl één theelepeltje tuingrond meer bacteriën kan bevatten dan er mensen op aarde zijn, en bovendien een paar honderd meter aan schimmeldraden, lijkt die minieme hoeveelheid grond in een close up eerder op een woestijn dan op een overbevolkt gebied. Slechts één procent van het oppervlak is bezet door micro-organismen. Dat betekent, vertelt prof. De Boer, dat ondanks de ontzaglijke aantallen microben, de bodem vrijwel leeg is.

Deze microscopische woestenij bevat nauwelijks voedingsstoffen. “Het overgrote merendeel van de microben in de bodem verkeert daarom in een hongertoestand”, concludeert de hoogleraar. Behalve op die plekken waar ‘oases’ zijn: de grond rond plantenwortels, want die scheiden makkelijk te consumeren stoffen af zoals suikers, aminozuren en organische zuren. De permanente zone met verhoogde microbiële activiteit rond wortels heet daarom de rhizosfeer. Een andere, tijdelijke voedselbron voor bodemmicroben vormen gewasresten en dode organismen. Schimmels groeien daar naar toe en ontmoeten er reeds aanwezige microben. Daarop ontketent zich een heus ondergronds microbieel conflict. “Maar dit conflict is een essentieel onderdeel van de ecologie van bodemmicro-organismen en zij kunnen een bron voor toepassingen vormen”, zegt prof. De Boer.

Sommige bacteriën bestoken de schimmels met agressieve stoffen, zoals schimmelantibiotica en het enzym chitinase dat de wand van de schimmel kan openbreken. De schimmel wordt zo in zijn uitbreiding geremd zodat de voedingsstoffen die de plantenwortel aan de bodem afscheidt voor de bacterie zijn veilig gesteld. Maar in de bacteriële strijd tegen schimmels worden die schimmels die voor gewassen ziekteverwekkend zijn niet ontzien, zodat dat deze strijd ook een natuurlijke onderdrukking van plantenziektes kan geven.

Samenwerking
Het ondergrondse microbiële leven is niet alleen een strijd. Sommige schimmels rond de bodemwortels (de mycorrhiza) vormen in de rhizosfeer een verbinding tussen plantenwortels en de bodemdeeltjes. Ze ontvangen van de plantenwortel voedingsstoffen om te groeien en in ruil verzamelt hun uitgebreide netwerk van draden (hyfen) minerale voedingsstoffen die essentieel zijn voor het plantenleven. Deze ondergrondse samenwerking is van direct voordeel voor de plant of het gewas.

Troetelbacterie
Een fraai staaltje van de ondergrondse strijd tussen schimmels en bacteriën voltrekt zich in een bodem met een doorlopend tekort aan voedingsstoffen. Daar kùnnen bacteriën ook de schimmel zelf als voedingsbron zien. Een goed onderzochte bacterie is Collimonas, door prof. De Boer met ‘troetelbacterie’ aangeduid. Door op genetisch niveau de activering van de genen bij de aanval op een schimmel in kaart te brengen is duidelijk geworden hoe het aanvalsmechanisme in zijn werk gaat. Daaruit blijkt dat Collimonas zich weliswaar op ziekteverwekkende schimmels richt, maar ook de fosfaat leverende schimmeldraden van de mycorrhiza aanvalt. Toch gloort er hoop, zegt prof. de Boer. Als respons op de aanval breidt het hyfennetwerk van de mycorrhizaschimmel zich verder uit. Bovendien kan deze bacterie ook fosfaat vrijmaken uit de bodem dat de mycorrhiza vervolgens naar het gewas kan transporteren. “Het geheel van plant, mycorrhiza en Collimonas functioneert zo mogelijk beter dan dat van mycorrhiza en plant alleen”, zegt De Boer. Dat gaat hij nader onderzoeken.

Nieuwe antibiotica
Antibiotica zijn de chemische wapens die bij de ondergrondse strijd worden ingezet. De productie van antibiotica blijkt door sommige bacteriën heel efficiënt te gebeuren: ze doen het alleen als ze een tegenstander van een andere soort signaleren. Dit vormt een bron voor ontdekking van nieuwe antibiotica want dergelijke bacteriën worden bij een normale screening over het hoofd gezien. Ecologie vormt zo de basis voor ontdekking van nieuwe antibiotica en die zijn hard nodig gezien de problemen met multiresistente ziekenhuisbacteriën.

Bron: Wageningen University
Foto: Rainer Haessner, GNU Free Documentation License