Planter designer selv deres miljø

Planternes rødder har stor indflydelse på, hvordan deres mikrobiologiske nærmiljø ser ud. Nu vil forskere gør det muligt at udnytte denne evne hos planterne til at øge udbyttet og nedsætte forbruget af pesticider i landbruget.

28.07.2016 | Janne Hansen

Planterødder kan selv påvirke deres nærmiljø. Det kan udnyttes til at nedsætte forbruget af pesticider. Foto: Colourbox

Vi er mere end bare os selv – vores mikrober er også en vigtig del af os. I de senere år har der således været stigende interesse for effekten af vores tarmflora på vores sundhed. Mennesker og dyr er dog ikke de eneste, der har er nært forhold til deres mikroflora. Planter er også med på banen – og det samspil tager forskere fra Aarhus Universitet nu et nærmere kig på.  

En bedre forståelse af, hvordan planternes rødder påvirker deres mikrobiologiske nærmiljø som et værn mod plantesygdomme, kan gøre os mennesker i stand til at udnytte planternes evner på dette område til at øge afgrøders udbytte og nedsætte landbrugets forbrug af pesticider.   

Forskere fra Aarhus Universitet tager hul på at skabe ny viden på dette felt i et samarbejde med forskere fra de amerikanske universiteter Virginia Tech og University of California Davis i et nyt treårigt projekt, som er bevilget 6,3 mio. kr. fra Det Frie Forskningsråd | Teknologi og Produktion.  

Livet under jorden

Der sker forunderlige ting under jorden. Der er både kampe og samarbejde mellem planternes rødder, nærmiljøet og de omkringliggende mikrober (mikrobiomet).  

Mikrobiomet i og omkring plantens rødder har en meget stor biodiversitet. Nogle af mikroberne – patogenerne – kan fremkalde sygdomme hos planterne. De mere venligsindede mikrober beskytter planterne mod patogener, hjælper planterne med at skaffe næringsstoffer, producerer plantevæksthormoner og øger modstanden mod andre former for stress, f.eks. kulde eller tørke. 

Planterne er til en vis grad selv i stand til at kæmpe imod patogenerne ved at påvirke sammensætningen af deres eget mikrobiom. Hvad hvis man kunne tæmme disse kræfter, så man kunne hjælpe planterne til at være endnu bedre til at designe deres mikrobiomer som et værn mod sygdom?

- Planterødder udskiller signalstoffer, som påvirker røddernes mikrobiom. Vores hypotese er, at planterødder aktivt designer deres mikrobiom til deres egen fordel for at modvirke sygdomme i rødderne, hovedsageligt ved at udskille specifikke signalstoffer ud i røddernes miljø, forklarer lederen af det nye projekt, sektionsleder Mogens Nicolaisen fra Institut for Agroøkologi, Aarhus Universitet.  

Ind under huden på mikrobiomet

Planteforædling og dyrkningssystemer kan gøres endnu mere systematiske, hvis vi kender mere til de mekanismer, der ligger bag plantens evne til at designe sit mikrobiom. Det kan betyde, at landmanden kan øge sit udbytte og minimere sit forbrug af pesticider. 

- Faktisk har vi allerede været i gang med at påvirke planternes mikrobiom i generationer uden at vide det via sædskifte, tilførsel af organisk materiale til jorden og planteforædling, siger Mogens Nicolaisen.  

Nye teknologier gør det det nu muligt for forskerne at få en dybere og mere detaljerede indsigt i, specifikt hvilke nematoder, bakterier, svampe og oomyceter, som mikrobiomet består af, og hvordan mikrobiomets sammensætning kan påvirkes.  

Forskerne vil belyse samspillet mellem et specifikt rodpatogen (Pythium irregulare), mikrobiomet i og omkring rødderne samt det, som rødderne af en modelplante (gåsemad) udskiller (eksudater).  

For at gøre dette vil forskerne bruge avancerede metabarcoding og metabolomics-teknologier. Metabarcoding er en hurtig metode til at vurdere biodiversitet. Metoden kombinerer DNA-baseret identificering og DNA-sekventering. Metabolomics går ude på at studere de unikke kemiske fingeraftryk, som specifikke celleprocesser efterlader. 

Ved hjælp af de store datamængder, forskerne genererer, vil de identificere de eksudater og mikroorganismer, som er vigtige for sygdomsmodstand, og undersøge effekten af dem nærmere.  

- De nye teknologier gør det muligt for os at måle effekterne af ændringer i dyrkningssystem eller planteforædling på plantens mikrobiom. Den opnåede viden ville være et vigtigt skridt i retning af fremtidens målrettede design af mikrobiomer med sundhedsfremmende effekter på rødder. Ved at optimere planterøddernes mikrobiom vil man i fremtiden opnå planter, som klarer sig bedre og med et mindre forbrug af pesticider, siger Mogens Nicolaisen. 


 

Yderligere oplysninger 

Sektionsleder Mogens NicolaisenInstitut for AgroøkologiE-mail: mn@agro.au.dkTelefon: 8715 8137


Sustainable Pest Management – eller bæredygtig plantebeskyttelse - er et af de forskningsområder, hvor Institut for Agroøkologi har en særlig styrke, og hvorfra der leveres resultater i tråd med nationale og globale samfundsmæssige udfordringer og målsætninger.

Agro, DCA, Plantedyrkning