Biologische controle van plantenziekteverwekkers met endofytische bacteriën

Biologische controle van plantenziekteverwekkers met endofytische bacteriën

We doen onderzoek naar nuttige bacteriën die in tomatenplanten leven, in de endosfeer. Deze bacteriën kunnen de vestiging van ziekteverwekkende micro-organismen verstoren, zodat de plant niet ziek wordt. We willen graag begrijpen hoe dat werkt. Ons onderzoek richt zich op de microbiële interacties in de xyleemvaten (waardoor het watertransport plaatsvindt).

Planten herbergen een bonte verzameling aan bacteriën en schimmels. Die bevinden zich op en in de wortels, vaten, stengel en bladeren. Deze micro-organismen vormen samen het plantenmicrobioom en ze spelen een belangrijke rol bij de gezondheid van de plant. Ons onderzoek richt zich op de interacties tussen micro-organismen die binnenin de plant leven. Sommige bacteriën en schimmels veroorzaken ziektes. Deze ziekteverwekkers staan niet alleen iin wisselwerking met hun plantaardige gastheer, maar ook met de micro-organismen in hun directe omgeving. De wisselwerking tussen het aanwezige microbioom en binnendringende ziekteverwekkers bepaalt voor een groot deel of de plant ziek wordt of niet.

Interactie tussen ziekteverwekkers en microbioom in het xyleem

We onderzoeken het microbioom van de xyleemvaten bij de tomaat. Deze niche is de infectieplaats voor diverse ziekteverwekkende bacteriën (Clavibacter, Xanthomonas, Xylella) en schimmels (Verticillium, Fusarium). We hebben een groot aantal bacteriestammen geïsoleerd uit de endosfeer van tomaat. Circa 30% van deze stammen bleek een remmend effect te hebben concurrerende bacteriesoorten, zoals Clavibacter michiganensis, en op pathogene schimmels, zoals Cladosporium fulvum en Verticillium dahliae.

Modelsysteem voor xyleemvaten in planten

We hebben een innovatief kweekmodelsysteem ontwikkeld, gebaseerd op biofilm-flowcellen. Het bevat holle membraanvezels, waarin we de doorstroomsnelheid en de beschikbaarheid van voedingsstoffen kunnen regelen. Zo bootsen we de dagelijkse schommelingen in het xyleem van levende planten na. Dit modelsysteem zal helpen bij het verzamelen van gegevens over de wisselwerking tussen bacteriesoorten en hun gedetailleerde populatiedynamiek. Ook kunnen we met dit modelsysteem uitzoeken welke omstandigheden de groei van specifieke xyleempathogenen afremmen, maar de nuttige microben ongemoeid laten.

Een gezond plantenmicrobioom

Een plant kan gezond blijven met behulp van zijn microbioom. We zijn bezig met het opstellen van een lijst van nuttige bacteriesoorten die je zou kunnen beschouwen als een gezond microbioom. Deze informatie kan gebruikt worden om de gezondheid van het microbioom van zaad, grond in de kas en/of groeiende tomatenplanten in de gaten te houden.

Bacteriële biofilms

De meeste microbioomsoorten hechten zich aan de plant en kapselen zichzelf in een plakkerige slijmlaag. Dit proces heet biofilmvorming. Een biofilm bestaat uit een samenklontering van micro-organismen in een extracellulaire matrix, waarbij ze aan elkaar en vaak aan een oppervlak gehecht zijn. Micro-organismen die biofilms vormen, hebben een hogere tolerantie voor stressfactoren uit de omgeving, maar ook voor antimicrobiële stoffen. Een concurrentiestrategie van bacteriën is het afbreken van biofilms van hun rivalen. Deze biologische oorlogsvoering tussen microbioomsoorten wordt onderzocht. We onderzoeken bacteriën en bacteriële producten met een specifieke werking tegen biofilms en tegen quorum sensing, de onderlinge communicatie van bacteriën in biofilms (die door quorum quenching kan worden tegengegaan). De bacteriestammen die biofilms afbreken, kunnen gebruikt worden voor biologische bestrijding door ze op de plant of de wortels te spuiten of, nog mooier, ze samen met het zaad te verspreiden.