Hoe planten hulp regelen voor hun eigen gezondheid

Hoe planten hulp regelen
© Jos Raaijmakers / NIOO-KNAW

Hoe planten hulp regelen voor hun eigen gezondheid

Groot onderzoeksproject gehonoreerd door NWO
Nieuws

Onlangs kende NWO een fors project van 3 miljoen euro toe aan een consortium onder leiding van NIOO-onderzoeker en Leids hoogleraar Jos Raaijmakers. “Ons doel is te ontdekken hoe planten via hun wortels micro-organismen ‘rekruteren’, die hen helpen om gezond te blijven.” Die kennis kunnen we daarna goed toepassen voor gewasbescherming.

Hoe lokken planten een microscopisch klein hulpteam hun wortels in? En welke functies worden dan geactiveerd? Dat zijn vragen waar zich de komende vijf jaar een onderzoeksteam van de universiteiten van Leiden, Utrecht en Wageningen plus het NIOO over gaat buigen. Met 6 nieuwe promovendi en 3 postdocs wordt dit een echt multidisciplinair team, dat de gezondheid van gewassen en andere planten sterk vooruit kan helpen.

Afdelingshoofd Microbiële Ecologie Jos Raaijmakers van het NIOO is als coördinator "ontzettend blij" met de toekenning van deze zogenaamde ENW-Groot-subsidie. Het gaat hier om de open competitie voor nieuwsgierigheidsgedreven, fundamenteel onderzoek binnen de Exacte en Natuurwetenschappen.

Van de 92 ingediende ‘grote’ voorstellen zijn er 20 gehonoreerd. Het idee is dat samenwerking meerwaarde gaat opleveren binnen ieder project. "Het vernieuwende in ons consortium is de systeemaanpak: van chemie en biologie van de hele plant tot en met bioinformatica, microscopie en genetica."

Foto: Jos Raaijmakers / NIOO-KNAW
Jos Raaijmakers

"Planten leven samen met miljarden goedaardige bacteriën. Dit zogenaamde microbioom leeft op en in plantenwortels en beschermt tegen plantenziekten. Recent is ontdekt dat geïnfecteerde planten actief microben rekruteren en activeren voor bescherming. Wij gaan onderzoeken hoe plantenwortels deze ‘probiotica’ selecteren en hoe deze microben vervolgens de plant gezond houden. Hiertoe zullen we het microbioom, de genen en metabolieten in wortels van geïnfecteerde planten bestuderen en gaan we met nano-microscopische technieken kijken waar en hoe deze beschermende microben hun werk doen. De vergaarde fundamentele kennis maakt innovaties mogelijk die nodig zijn voor de toepassing van microbiomen in plantenveredeling en gewasbescherming."

Jos Raaijmakers

Kracht zit van binnen

Het onderzoek richt zich op de binnenkant van plantenwortels en hoe micro-organismen zoals bacteriën daar binnenin(!) die planten kunnen communiceren en samenwerken. "Welke bacteriën leven daar, waar zitten ze precies en wat doen ze daar?," dat is waar Raaijmakers nieuwsgierig naar is.

"Met nanomicroscopische technieken kunnen we uitvogelen waar ze in het wortelweefsel zitten. Meestal zitten zulke 'endofyten' tussen de plantencellen, maar soms ook echt erin." En zitten ze daar wijdverspreid of juist allemaal op een kluitje? Een andere vraag van de onderzoekers is, hoe het immuunsysteem van planten reageert op die micro-organismen tussen de eigen cellen. Een onderwerp dat samen met Universiteit Utrecht uitgezocht gaat worden.

Met onderzoekers uit Wageningen, Leiden en San Diego (VS) stort Raaijmakers zich daarnaast op de wortelchemie. Want hoe komen die micro-organismen eigenlijk in de plantenwortels terecht? Planten blijken extra stofjes uit te scheiden om gunstige bacteriën naar hun wortels te lokken. De activiteiten van die microscopisch kleine helpers gaan de onderzoekers vervolgens bij het NIOO meten.

Nu verder

"Dit onderzoeksproject ligt in het verlengde van ons Science-artikel van november 2019 over inwonende bacteriën die planten beschermen tegen infecties," legt Raaijmakers uit. "We hebben toen ruim 700 gen-clusters van interessante bacteriën gevonden, waarvan er maar 12 al bekend waren. Dat was het eerste begin, en nu gaan we verder." Niet alleen zijn er veel nieuwe soorten te vinden, maar ook veel variatie in functies. Nog een hoop te ontdekken dus!

  • Project: Unwiring beneficial functions and regulatory networks in the plant endosphere
    Aanvragers Jos Raaijmakers (NIOO & Universiteit Leiden), Gilles van Wezel (Universiteit Leiden) en Corné Pieterse (Universiteit Utrecht) in samenwerking met Ariane Briegel (Universiteit Leiden), Marnix Medema (Wageningen UR) en Saskia van Wees (Universiteit Utrecht).