Synergistic effect of Pseudomonas fluorescens and arbuscular mycorrhizal fungi on root-knot nematode, Meloidogyne incognita and enzyme activity in eggplant under nursery and permanent pot conditions

In de verborgen wereld onder de grond vindt een constante strijd plaats tussen planten en microscopische indringers. Onder de meest problematische van deze indringers behoren de wortelknobbeltjesnematoden, piepkleine wormachtige wezens die zich in plantenwortels boren en gezwollen knobbels vormen die het vermogen van de plant om water te drinken en voedingsstoffen op te nemen verstoren. Wanneer deze plagen gewassen zoals aubergine aanvallen, kunnen ze hele oogsten verwoesten. Decennialang hebben boeren teruggevochten met chemische gifstoffen, maar deze stoffen zijn vaak schadelijk voor het milieu en de menselijke gezondheid. Dit heeft wetenschappers gedreven om te zoeken naar een zachtere, meer duurzame oplossing: het gebruik van de eigen verdedigers van de natuur. Twee dergelijke verdedigers zijn een specifiek type nuttige bacteriën en een groep behulpzame schimmels. De bacteriën leven in de bodem en kunnen stoffen produceren die schadelijke organismen afstoten of doden, terwijl de schimmels een partnerschap aangaan met plantenwortels, waarbij ze de plant helpen bij het absorberen van voedingsstoffen en in sommige gevallen de plant weerbaarder maken tegen aanvallen. De vraag die onderzoekers zich al lang stellen, is of deze twee bondgenoten beter samenwerken dan alleen, en of het introduceren van hen in een vroeg stadium van het plantenleven betere bescherming biedt dan het later toevoegen van hen.

Een team van wetenschappers in Egypte zette zich in om dit idee te testen met behulp van auberginezaailingen. Ze werkten in een gecontroleerde kas, een structuur die de planten beschermt tegen het buitenweer terwijl natuurlijk licht en lucht worden toegelaten. De onderzoekers richtten zich op een specifieke stam van de bacterie Pseudomonas fluorescens en een type nuttige schimmel bekend als arbusculaire mycorrhiza-schimmels. Hun doel was om te zien hoe deze microben het groeiende proces van auberginezaailingen en hun vermogen om weerstand te bieden tegen de wortelknobbeltjesnematode beïnvloedden. Het experiment werd verdeeld in twee duidelijke fasen om de praktijk in de landbouw na te bootsen. Eerst werden de zaailingen gekweekt in kleine kweektray waarin ze behandelingen ontvingen met de bacteriën, de schimmels, of een combinatie van beide. Na een maand werden deze jonge planten verplaatst naar grotere potten gevuld met aarde, waar ze vervolgens werden blootgesteld aan de nematodeplagen. Sommige planten ontvingen de microben opnieuw in de grotere potten, terwijl andere alleen in de kwekerij werden behandeld. De onderzoekers hielden ook groepen planten die geen microben en geen plagen ontvingen, en groepen die wel plagen ontvingen maar geen microben, om als basislijn voor vergelijking te dienen.

De resultaten toonden een duidelijk voordeel aan bij het vroeg introduceren van deze nuttige microben. Wanneer de zaailingen in de kwekerij samen met zowel de bacteriën als de schimmels werden behandeld, groeiden ze aanzienlijk groter en gezonder dan die die slechts met één van de microben of helemaal niet waren behandeld. Deze gecombineerde behandeling stimuleerde de algehele groei van de zaailingen met bijna zeventig procent vergeleken met gezonde planten die geen behandeling hadden ontvangen. De meest opmerkelijke bevinding kwam echter naar voren toen de planten te maken kregen met de nematodeaanval. De meest effectieve strategie om de plagen te stoppen was om de planten tijdens de kwekerijfase met alleen de bacteriën te behandelen en de nematoden pas later in de permanente potten te introduceren. Deze aanpak verminderde het aantal nematoden en de schade die zij veroorzaakten met meer dan zesentachtig procent. In tegenstelling hiertoe resulteerde het opnieuw toevoegen van de bacteriën in de latere fase, of het mengen van de bacteriën en schimmels samen in de kwekerij vóór het toevoegen van de nematoden, in minder bescherming. De gegevens toonden aan dat de vroege introductie van de bacteriën een blijvend schild creëerde dat de plant bleef beschermen, zelfs nadat deze naar de grotere pot was verplaatst.

Naast het enkel stoppen van de plagen, keken de onderzoekers ook naar wat er binnen de plant zelf gebeurde. Planten hebben hun eigen interne verdedigingssystemen, die speciale enzymen bevatten die fungeren als chemische schilden. De studie vond dat de planten die in de kwekerij met de bacteriën waren behandeld en vervolgens aan nematoden werden blootgesteld, een enorme stijging vertoonden in de activiteit van twee belangrijke defensieve enzymen. Eén van deze enzymen, dat de plant helpt infecties te bestrijden, verhoogde zijn activiteit met meer dan tweehonderd procent vergeleken met planten die alleen door nematoden werden aangevallen. Een ander enzym, dat de plant helpt bij het opbouwen van stevige barrières, vertoonde een vergelijkbare dramatische toename. Deze bevindingen suggereren dat de vroege behandeling met de bacteriën de plant niet alleen direct doodde, maar ook het eigen immuunsysteem van de plant activeerde, waardoor het leerde zichzelf effectiever te verdedigen. De schimmels speelden ook een rol; de planten die de schimmels ontvingen, vertoonden een hoog percentage kolonisatie, waarbij de schimmeldraden succesvol aan de wortels hechtten, hoewel de bacteriën alleen krachtiger bleken in het triggeren van de specifieke enzymrespons die leidde tot de hoogste reductie van nematoden.

De studie concludeert dat de timing en de methode van het aanbrengen van deze nuttige microben even belangrijk zijn als de microben zelf. Het behandelen van auberginezaailingen met de bacteriën in de kwekerij geeft een voorsprong die superieure bescherming biedt tegen wortelknobbeltjesnematoden vergeleken met het later toevoegen van behandelingen of het gebruik van een mix van microben op het verkeerde moment. Deze vroege bescherming lijkt te duren en blijft de plant beschermen terwijl deze op het veld groeit. De onderzoekers suggereren dat boeren deze kennis kunnen gebruiken om nematodeproblemen te beheersen zonder afhankelijk te zijn van schadelijke chemicaliën. Door zaailingen in de kwekerij te behandelen met deze natuurlijke bondgenoten, is het mogelijk om een duurzaam systeem te creëren waarin de planten gezonder zijn, de plagen in toom worden gehouden en de bodem veilig blijft voor toekomstige gewassen. Het werk benadrukt dat soms de beste verdediging niet een hardhandige aanval is, maar een goed getimede samenwerking die de plant vanaf het begin van zijn leven versterkt.