Uit onderzoek blijkt een nieuw mechanisme dat de symbiotische relaties tussen planten en schimmels reguleert. Dit biedt mogelijkheden om de landbouwproductiviteit in de toekomst te verhogen door de teelt van beter bestand tegen ziekten en zwammen, die minder water, land en kunstmest nodig hebben.
Planten hebben een complexe symbiotische relatie met mycorrhiza-schimmels. Deze schimmels vormen een omhulsel rond de wortels van de plant, wat in deze symbiotische relatie diverse voordelen oplevert. De relatie zorgt ervoor dat de plant meer water en voedingsstoffen kan opnemen, met name fosfor, en in ruil daarvoor levert de plant koolstof aan de schimmels, die zich daarmee voeden en groeien. De schimmels strekken zich vaak uit over de wortels, waardoor een groter bodemvolume toegankelijk wordt. Bijna 80 procent van alle landplantensoorten heeft een mycorrhiza-schimmel rond de wortels. Deze relatie is de meest voorkomende en relevante interactie tussen plant en micro-organisme, waarvan de onderliggende mechanismen nog steeds worden onderzocht.
In een studie die op 8 juli in Nature Plants werd gepubliceerd , gebruikten onderzoekers genoomsequencing, kwantitatieve genetica, high-performance computing en experimentele biologie om genetische triggers te vinden die een symbiotische relatie tussen plant en schimmel mogelijk maken. Ze kozen Arabidopsis , een plant die van nature geen interactie aangaat met de ectomycorrhiza-schimmel L. bicolor . Ze identificeerden een specifiek gen dat hoogstwaarschijnlijk de symbiotische relatie tussen deze plant en schimmels in de bodem reguleert. Vervolgens hebben ze deze plant genetisch gemodificeerd tot een nieuwe variant die nu een eiwit tot expressie brengt genaamd G-type lectine receptor-achtige kinase PtLecRLK1-eiwit. De plant werd vervolgens geïnoculeerd met de schimmel.
Het G-type lectine receptor-achtige kinase PtLecRLK1-eiwit blijkt een symbiotische interactie te mediëren tussen Populus – L. bicolor en de transgene Arabidopsis – L. bicolor- systemen, waarbij de schimmel de worteltoppen van de plant omhult en een schimmelmantel vormt, wat wijst op een symbiotische relatie. Door modificatie van één enkel gen werd een niet-gastheer Arabidopsis omgezet in een gastheer voor deze symbiont.
De huidige studie beschrijft een belangrijke moleculaire stap in het tot stand komen van symbiotische relaties tussen planten en schimmels. Een beter begrip van deze relatie door het vinden van genetische triggers kan helpen om deze symbiotische relatie te benutten voor de teelt van planten onder ongunstige omstandigheden zoals droogte, het verbeteren van de opname van voedingsstoffen en stikstof, en de bestrijding van ziekteverwekkers. De studie opent mogelijkheden voor het ontwikkelen van gunstige plant-mycorrhiza-relaties. Dit kan ons helpen gewassen te telen die minder water, minder landbouwgrond en minder kunstmest nodig hebben , resistent zijn tegen plagen en ziekteverwekkers en een hogere opbrengst per hectare opleveren.
***
Bron (nen)
Labbé, J et al. 2019. Bemiddeling van plant-mycorrhiza-interactie door een lectine-receptor-achtige kinase. Nature Plants. 5 (7): 676. http://dx.doi.org/10.1038/s41477-019-0469-x
Reacties zijn gesloten.