Studie beschrijft een nieuw mechanisme dat de symbiontenassociaties tussen planten en schimmels bemiddelt. Dit opent mogelijkheden om te vergroten agrarisch productiviteit in de toekomst door beter weerbare gewassen te telen die minder water, land en minder gebruik van kunstmest nodig hebben.
Planten hebben een complex symbiotisch relatie met mycorrhiza-schimmels. Deze schimmels vormen een omhulsel rond plantenwortels en bieden meerdere voordelen in een symbiontenrelatie. De relatie zorgt voor een verhoogde opname van water en voedingsstoffen door de plant, met name fosfor, en in ruil daarvoor levert de plant koolstof aan de schimmels om zich te voeden en te groeien. De schimmels strekken zich vrij lang uit bij de plantenwortels en dus is er nu een groter bodemvolume toegankelijk. Bijna 80 procent van alle landplantensoorten heeft een mycorrhiza-schimmel die geassocieerd is met wortels. Deze relatie is de meest alomtegenwoordige en relevante plant-microbiële interactie waarvan de onderliggende mechanismen nog worden onderzocht.
In een studie gepubliceerd op 8 juli in Natuur Plantengebruikten onderzoekers genomische sequencing, kwantitatieve genetica, high-performance computing en experimentele biologie om genetische triggers te vinden die een symbiontrelatie tussen plant en schimmels mogelijk maken. Zij kozen Arabidopsis, een plant die van nature geen interactie heeft met ectomycorrhiza-schimmel L. tweekleurig. Ze identificeerden een specifiek gen dat het meest waarschijnlijk de symbiotische relatie tussen deze plant en schimmels in de bodem controleert. Vervolgens hebben ze deze plant genetisch gemanipuleerd tot een nieuwe versie die nu een eiwit tot expressie brengt dat G-type lectinereceptor-achtig kinase PtLecRLK1-eiwit wordt genoemd. De plant was nu geënt met de schimmel.
Van het G-type lectinereceptor-achtige kinase PtLecRLK1-eiwit wordt gezien dat het een symbiotische interactie tussen Populus - L. tweekleurig evenals de transgene Arabidopsis - L tweekleurig systemen, aangezien de schimmel de wortelpunten van planten omhult en een schimmelomhulsel vormt dat wijst op een symbiotische vorming. Met modificatie van een enkel gen, een niet-gastheer Arabidopsis werd omgebouwd tot gastheer voor deze symbiont.
De huidige studie beschrijft een belangrijke moleculaire stap over hoe symbiotische plant-schimmels-associatie tot stand komt. Een beter begrip van deze relatie door genetische triggers te vinden, kan helpen om deze symbiontische relatie te gebruiken om planten te kunnen kweken in ongunstige omstandigheden zoals tocht, of het verhogen van de opname van voeding en stikstof, omgaan met ziekteverwekkers enz. De studie opent wegen om heilzame plant-mycorrhiza te ontwikkelen verhoudingen. Het kan ons helpen gewassen te verbouwen die minder water nodig hebben, minder agrarisch land, minder chemische meststoffen, weerstaan plagen en ziekteverwekkers en produceren meer opbrengst per hectare.
***
Bron (nen)
Labbe, J et al. 2019. Bemiddeling van plant-mycorrhiza-interactie door een lectine-receptor-achtig kinase. Natuur planten. 5 (7): 676. http://dx.doi.org/10.1038/s41477-019-0469-x
