Planten jutten elkaar op. Verschillende gewassen die samen een vegetatie vormen, groeien beter dan wanneer er maar één soort groeit. Maar hoe werkt dat? Welke processen onder de grond zorgen ervoor dat deze gewassen samen beter groeien?
Prof. Liesje Mommer lichtte een tip van de sluier op tijdens haar inaugurele rede als persoonlijk hoogleraar bij de leerstoelgroep Plantenecologie en natuurbeheer aan Wageningen University.
Onder ecologen is er consensus over het belang van biodiversiteit: meer plantensoorten in een grasland leidt overal ter wereld tot meer plantenbiomassa en een beter functionerend ecosysteem. Biodiversiteit vormt een buffer tegen de negatieve effecten van klimaatverandering. Echter, de onderliggende mechanismen voor het tot stand komen van biodiversiteit zijn nog niet goed duidelijk.
De groei van planten wordt bepaald door de onderlinge concurrentie om voedingsstoffen die zij tot hun beschikking hebben. Althans, dat was het oude adagium in de plantenecologie. Het onderzoek van prof. Liesje Mommer brengt aan het licht dat ook andere processen een rol spelen in de groei en overlevingskansen van planten.
DNA-profiel van plantenwortels
Het probleem met onderzoek aan plantenwortels is dat de wortels heel lastig van elkaar te onderscheiden zijn. Welke wortel hoort bij welke plant? Een blik met het menselijk oog geeft hier nauwelijks zicht op. Geïnspireerd door een aflevering van CSI bedacht prof. Mommer dat DNA-technieken misschien de oplossing konden bieden voor dit probleem. Ze ontwikkelde een methode om wortels kleur te laten bekennen. Hiermee kon zij de verschillende plantenwortels van elkaar onderscheiden en zo onderzoeken hoe zij met elkaar interacteren.
Er vindt een interactie plaats tussen planten onderling. Niet alleen de wortels spelen daarin een rol, ook de micro-organismen (bacteriën en schimmels) die rond die wortels leven, de ‘rhizosfeer’, hebben invloed op de groei van de plant. Plantenwortels lokken bepaalde micro-organismen en ze sturen andere weg. Dat doen ze door chemische stoffen uit te scheiden, zogeheten ‘wortelexudaten’ (suikers, organische zuren, aminozuren, maar ook antibiotica). Zo creëren planten hun eigen rhizosfeer; een laagje bacteriën en schimmels die rond de wortels leven. Die bacteriën en schimmels bepalen vervolgens mede de hoeveelheid en de soort voedingsstoffen die de plant tot zich kan nemen.
Minder ziekmakende schimmels
In de rhizosfeer zitten niet alleen bacteriën en schimmels die goed zijn voor de plant, er bestaan ook ziekmakende schimmels. Om onderzoek te kunnen doen naar de interactie tussen plantenwortels en gezonde en ziekmakende schimmels, maakt Mommer gebruik van haar DNA-technieken. Bovendien zoekt zij de samenwerking op met andere onderzoeksdisciplines (phytopathologen, mycologen en bioinformatici).
Wat blijkt? Alle plantensoorten hebben een unieke combinatie van bodemschimmels. Sommige schimmels komen slechts voor bij één plantensoort, andere komen op vrijwel alle soorten voor. Zet je die verschillende plantensoorten bij elkaar, dan blijken veel van die ziekmakende schimmels te verdwijnen. In de mengsels zitten 40% minder ziekmakende schimmels en de meest voorkomende ziekteverwekker bij monoculturen blijkt zelfs helemaal verdwenen.
Meer opbrengst, minder bestrijdingsmiddelen
Deze ontdekking biedt kansen voor de landbouw. Door de combinatie van verschillende plantensoorten op één akker (intercropping) zou het aantal ziekmakende schimmels kunnen verminderen waardoor minder bestrijdingsmiddelen nodig zijn. Bovendien leidt de diversiteit tot hogere opbrengst van de afzonderlijke gewassen. Liesje Mommer: “Planten en schimmels spelen verstoppertje met elkaar. Als we de regels van het spel leren kennen, kunnen we ze toepassen en inzetten voor slimmere landbouwsystemen.”
