Aanpassen van het plantmicrobioom om planten weerbaarder te maken tegen ziekten en plagen

In een wereld waar de vraag naar voedsel steeds meer stijgt is het van belang dat gewassen ongestoord kunnen groeien, zonder ziek te worden. Om planten te beschermen tegen ziekten en plagen die hun groei in de weg staan, worden vaak chemische bestrijdingsmiddelen gebruikt. Chemische bestrijdingsmiddelen kunnen echter negatieve effecten hebben op mens en milieu. Er is daarom steeds meer behoefte aan biologische bestrijdingsmiddelen gebaseerd op levende, van nature aanwezige micro-organismen.

Gebruik van microbioom

Deze nieuwe biologische bestrijdingsmiddelen kunnen wellicht gevonden worden door gebruik te maken van het microboom van een plant. Op en in de plant zijn bacteriën en schimmels aanwezig die de plant van nature beschermen tegen ziekten en plagen. Al deze micro-organismen op en in de plant samen worden het microbioom genoemd. De samenstelling van dit microbioom verschilt van plant tot plant. Als het microbioom aangepast of verbeterd kan worden door er nieuwe nuttige bacteriën en schimmels aan toe te voegen, kan deze weerbaarheid mogelijk verder versterkt worden.

Tot nu toe is er nog maar weinig bekend over hoe het microbioom precies in elkaar steekt en hoe de nuttige bacteriën en schimmels de plant helpen om zich te weren tegen zijn belagers. Ook is nog onbekend wat er gebeurt als het natuurlijke microbioom wordt aangepast met nieuwe bacteriën en schimmels. Het onderzoek in dit project moet daarover meer kennis verschaffen.

Doelen

Interacties tussen planten en microbioom zijn complex omdat er niet alleen rekening gehouden moet worden met de directe interactie tussen plant en individuele micro-organismen. Er moet ook rekening gehouden worden met de interacties tussen de verschillende micro-organismen onderling en de invloed die ze hebben op de processen die zich binnen de plant afspelen.

Dit project wil daarom kennis opleveren over:

• Hoe de micro-organismen de plant bereiken en waar ze zich in of op de plant verzamelen;
• De stofwisseling van de plant nadat een nieuw micro-organisme zich heeft gevestigd, en
• De wisselwerking tussen populaties van verschillende micro-organismen.

Aanpak

Het onderzoek is opgedeeld in 4 onderdelen:

• Kennis vergaren over de ecologie van de onderzochte micro-organismen. De ecologie van een organisme verklaart onder andere hoe het organisme zich specifiek gedraagt. Onderzoek naar de ecologie zal daarom leiden tot inzichten over de delen van planten vanaf waar een micro-organisme de plant zal koloniseren en op welk moment van de levenscyclus van de plant dit gebeurt.
• Leren hoe de plant reageert op zowel micro-organismen als belagers. Hierbij wordt specifiek gekeken naar de stofwisseling van de plant en naar welke genen hierbij een rol spelen. Deze informatie wordt niet alleen verzameld over de reactie op de onderzochte micro-organismen maar ook de reactie op de belagers, zowel apart als samen.
• Leren hoe het bestaande microbioom verandert als reactie op de kolonisatie van een nieuw micro-organisme of belager. Het onderzoek zal niet alleen kijken hoe de samenstelling van de micro-organismen in het microbioom verandert als reactie op een nieuw micro-organisme of belager, maar zal ook kijken naar het effect hiervan op het functioneren van het microbioom als geheel.
• Opstellen van een model dat zal helpen plantweerbaarheid te verbeteren door kolonisatie van micro-organismen. De kennis die vergaard wordt bij de eerste drie punten zal samengevoegd worden tot een model dat zal aangeven welke micro-organismen een plant beter weerbaar maken tegen belagers. Dit model zal rekening houden met het microbioom en de toestand van de plant.

Resultaten

Op wetenschappelijk gebied zullen de opgezette onderzoeksprotocollen gebruikt kunnen worden als leidraad voor vergelijkbaar onderzoek naar de effecten van andere micro-organismen. Dit zal leiden tot eenvoudiger registratie van nieuwe biologische bestrijdingsproducten waardoor deze versneld op de markt gebracht kunnen worden.