Enhancement of essential oil yield in Ocimum americanum L. across ontogenetic phases by Bacillus subtilis MTCC 8141 and Trichoderma harzianum MTCC 936 and its termiticidal efficacy against Odontotermes parvidens

Eeuwenlang hebben boeren vertrouwd op synthetische chemicaliën om insecten te stoppen met het vernietigen van hun gewassen. Hoewel deze door mensen gemaakte gifstoffen snel werken, laten ze een spoor van milieuschade achter, doen ze schade aan wezens die niet het doelwit zijn en leiden ze uiteindelijk tot insecten die immuun worden voor het gif. Als reactie daarop hebben wetenschappers hun aandacht gericht op de natuurlijke chemische wapenvoorraad van de natuur: essentiële oliën. Dit zijn de geurige, vluchtige vloeistoffen die in veel planten worden gevonden, die vaak complexe mengsels van verbindingen bevatten die insecten op diverse manieren kunnen doden of afweren. In tegen tegenstelling tot een enkele synthetische chemische stof die slechts één deel van het lichaam van een insect kan aanpakken, vallen deze natuurlijke oliën vaak op meerdere fronten aan, wat hen een veelbelovend, biologisch afbreekbaar alternatief maakt voor ongediertebestrijding. De hoeveelheid olie die een plant produceert en de specifieke chemicaliën daarin kunnen echter drastisch veranderen, afhankelijk van hoe oud de plant is en wat er in de bodem rond haar wortels leeft.

Onderzoekers in India zetten zich in om te zien of ze nuttige bodemmicroben konden gebruiken om de productie van deze natuurlijke insecticiden in een specifieke plant genaamd Ocimum americanum, een type wilde basilicum, te stimuleren. Ze richtten zich op twee microscopische helpers: een bacterie genaamd Bacillus subtilis en een schimmel genaamd Trichoderma harzianum. Deze organismen staan erom bekend planten te helpen groeien door nutriënten toegankelijker te maken en de eigen verdediging van de plant te stimuleren. Het team wilde weten of het toevoegen van deze microben aan de bodem niet alleen de planten groter zou maken, maar ook de hoeveelheid essentiële olie die zij produceerden zou verhogen en de chemische samenstelling van de olie zou veranderen om deze effectiever te maken tegen een destructieve plaag: de termiet. Ze moesten ook het perfecte moment vinden om de planten te oogsten, aangezien de olie-inhoud fluctueert naarmate de plant beweegt van haar jonge, bladrijke stadium naar haar bloeiende, reproductieve stadium.

De wetenschappers kweekten de basilicumplanten in een veld en verdeelden ze in vier groepen. Eén groep ontving geen behandeling en diende als basislijn. De andere drie groepen werden behandeld met de bacterie alleen, de schimmel alleen, of een mengsel van beide. Ze monitorden de planten door drie verschillende levensstadia heen: vóórdat ze bloeiden, terwijl ze bloeiden, en nadat ze klaar waren met bloeien. Op elk stadium oogstten ze de bladeren om te meten hoeveel olie er geëxtraheerd kon worden. De resultaten lieten zien dat de behandelde planten aanzienlijk groter groeiden dan de onbehandelde planten. De meest dramatische groei vond plaats wanneer de planten bloeiden; de planten die behandeld waren met de combinatie van beide microben en de bacterie alleen, produceerden de zwaarste bladeren. Nog belangrijker was dat de hoeveelheid geëxtraheerde essentiële olie piekte tijdens dit bloeistadium. De planten die alleen met de bacterie waren behandeld, leverden de hoogste olieconcentratie op met 1,28 procent, nauw gevolgd door de gemengde behandeling met 1,27 procent, vergeleken met slechts 0,90 procent in de onbehandelde planten.

Om te begrijpen wat deze oliën effectief maakte, analyseerden de onderzoekers de chemische samenstelling. Ze vonden dat de olie werd gedomineerd door een verbinding genaamd kamfer, die bekend staat om zijn sterke geur en insecticidale eigenschappen. In de planten die met de bacterie waren behandeld, maakte kamfer meer dan de helft van de olie uit, een hoger aandeel dan in de onbehandelde planten. Dit suggereert dat de microben niet alleen het volume van de olie vergrootten, maar de plant ook beïnvloedden om een hogere kwaliteit, een krachtiger versie ervan te produceren. De onderzoekers testten deze olie vervolgens tegen een specifieke soort termiet, Odontotermes parvidens, met behulp van drie verschillende methoden. In de eerste test stelden ze de termieten direct bloot aan de olie. In de tweede methode lieten ze de dampen van de olie de ruimte rond de termieten vullen zonder direct contact. In de derde methode testten ze of de olie de termieten kon wegjagen.

De resultaten waren opmerkelijk. De essentiële oliën van de met microben behandelde planten waren veel effectiever dan die van de onbehandelde planten. Wanneer ze werden blootgesteld aan de olie van de met de bacterie behandelde planten of de gemengde behandeling, stierven de termieten veel sneller. Bij de hoogste geteste concentratie doodden deze oliën 100 procent van de termieten binnen één uur bij direct contact en binnen één uur bij blootstelling aan de dampen. De onbehandelde olie doodde de termieten ook, maar het duurde langer en vereiste hogere concentraties om hetzelfde resultaat te bereiken. Bov�els fungeerden de oliën ook als krachtige afschrikmiddelen. Wanneer ze de keuze kregen tussen een behandeld gebied en een schoon gebied, vermeden de termieten de behandelde zijde overweldigend, waarbij de met microben behandelde oliën de termieten bij de hoogste concentratie volledig wegjoegen. De studie bevestigde dat de combinatie van het oogsten van de planten op het juiste moment — wanneer ze bloeien — en het inoculeren van de bodem met deze specifieke microben een krachtig, natuurlijk hulpmiddel creëert voor het beheer van termieten.

Dit onderzoek demonstreert dat de relatie tussen een plant en het microscopische leven in haar bodem kan worden aangewend om een effectiever natuurlijk bestrijdingsmiddel te produceren. Door simpelweg deze gunstige bacteriën en schimmels aan de bodem toe te voegen en te wachten tot de planten hun bloeistadium bereiken, kunnen boeren potentieel een oogst oogsten die niet alleen groter is, maar ook rijker is aan de specifieke chemicaliën die nodig zijn om plagen te bestrijden. De studie suggereert dat deze aanpak een levensvatbaar pad biedt naar duurzame ongediertebestrijding, waarbij de noodzaak voor harde synthetische chemicaliën wordt verminderd terwijl de eigen biologische machinerie van de plant wordt benut om zichzelf en de omliggende gewassen te beschermen.