Planten zitten superslim in elkaar. Ze kunnen zichzelf beschermen tegen nare bacteriën en schimmels door handig gebruik te maken van ‘eigen’ micro-organismen die al in, op en rond de plant leven. Onderzoekers van Wageningen University & Research zijn op zoek gegaan naar hoe ze die micro-organismen nog beter kunnen inzetten tegen vervelende plantbelagers.

Veel tuinbouwgewassen zijn gevoelig voor infecties en insectenplagen. Wereldwijd gaat er hierdoor jaarlijks zo’n 30 procent van de oogst verloren. Met een steeds groter wordende bevolking, neemt de vraag naar voedsel alleen maar toe. Het is daarom belangrijk dat de sla, wortels, aardappelen, tomaten en andere gewassen ongestoord kunnen groeien, zonder ziek te worden. Om de planten te beschermen tegen ziekten en plagen, moeten boeren en telers nu regelmatig chemische gewasbeschermingsmiddelen inzetten. Maar deze middelen kunnen negatieve effecten hebben op mens en milieu. De overheid zet dan ook in op minder gebruik van gewasbeschermingsmiddelen binnen en buiten de land- en tuinbouw. De sector heeft de afgelopen decennia al grote stappen gezet als het gaat om het verminderen van de hoeveelheid en het aantal chemische middelen dat gebruikt wordt. Maar voor duurzame verandering is het noodzakelijk dat er alternatieve middelen en methoden beschikbaar komen. Er is een grote behoefte aan biologische
gewasbeschermingsmiddelen, die gebaseerd zijn op levende, van nature aanwezige bacteriën en schimmels op de plant: het microbioom.

Weerbaarheid
In het project ‘Versterking van plantweerbaarheid tegen ziekten en plagen door aanpassing van het plant-microbioom’ wordt vanuit Topsector Tuinbouw & Uitgangsmaterialen onderzoek gedaan naar de effecten van het plantmicrobioom. Het doel is om kennis te verzamelen over de mogelijkheden om het microbioom zodanig aan te passen dat de weerbaarheid van de plant groter wordt en de plant zichzelf nog beter kan beschermen tegen nare ziekten en plagen. Aan het roer van dit project staat Leo van Overbeek, microbieel ecoloog bij Wageningen University & Research (WUR). “Planten leven samen met heel veel micro-organismen. Als bioloog kijk ik daarom niet alleen naar de plant en zijn ziekten, maar naar het hele ecosysteem in, op en rond de plant. Vroeger kon je daar niet zoveel mee. Maar nu kun je met sequencing het in beeld brengen van DNA – en bio-informatica veel meer organismen determineren. We kunnen het zien en meten. De volgende stap is op een natuurlijke manier beïnvloeden.” Tot nu toe is er ook nog maar weinig bekend over hoe het microbioom precies in elkaar steekt en hoe nuttige bacteriën en schimmels de plant helpen om zich te weren tegen zijn belagers. Ook is nog onbekend wat er gebeurt als het natuurlijke microbioom wordt aangepast met nieuwe bacteriën en schimmels. Daar moet dit onderzoek verandering in brengen!

Tomaat, chrysant en sla
De onderzoekers hebben de afgelopen drie jaar tien (on)bekende en schimmels en bacteriën losgelaten op de gewassen tomaat, chrysant en sla en onderzocht wat de effecten zijn op insecten (trips) en parasiterende schimmels (Fusarium). “De interacties tussen planten en microbioom zijn complex. Je kunt enorm veel organismen inzetten om het de plant naar de zin te maken, maar die werken in een chrysant mogelijk weer totaal anders dan in tomaat. We willen met dit onderzoek vooral onze kennis verbeteren: wat gebeurt er tussen de toegevoegde schimmels en bacteriën, de plant, de samenstelling van het microbioom en de ziekte? Waar gaan de toegevoegde bacteriën naar toe: naar de wortel, het zaad of blijven ze in de hele plant aanwezig?”

Toetsen
Uit het onderzoek blijkt dat zowel microbiologie in en om de plant als de plantfysiologie verandert door het toevoegen van micro-organismen. De onderzoekers kunnen alleen nog niet duiden of dit positief of negatief is. Van Overbeek: “Maar we hebben deze kennis nodig om verder te kunnen. Op termijn gaan er steeds meer chemische gewasbeschermingsmiddelen verdwijnen. Dat betekent dat boeren en telers andere middelen moeten vinden om hun plant zo goed mogelijk te beschermen. De kennis die we nu opdoen over het microbioom wordt echt de basis van plantweerbaarheid.” De onderzoeker ziet nu al dat ondernemers overspoeld worden met biostimulanten (plantengroeibevorderaars), maar het is volgens hem lastig om het kaft van het koren te scheiden. “Met de kennis die we hebben opgedaan, kunnen we – op den duur – ook toetsen of een nieuw middel ook echt effect op de plant of het microbioom heeft.”

Natuur als leermeester
Groentezadenbedrijf Bejo hecht veel waarde aan onderzoek op het gebied van het microbioom en is partner in het project. Het bedrijf heeft al jaren een programma lopen voor biologische zaden en is zeer geïnteresseerd in hoe de bescherming van zaden en gewassen ‘anders kan’ dan toepassing van chemie. Liesbeth van der Heijden, senior onderzoekster van de afdeling Zaadtechnologie van Bejo, is enthousiast over het project. “We willen graag gezond en weerbaar uitgangsmateriaal leveren aan onze klanten. We werken hiervoor aan de resistentie van onze rassen, maar we willen ook graag de natuur als leermeester gebruiken, die een scala aan gunstige micro-organismen tot zijn beschikking heeft. Aangezien zaden aan de basis staan van een gezonde plant, is het sturen van het microbioom op een zaadje misschien niet zo’n grote stap naar plantweerbaarheid.” De onderzoekster hoopt dat dit onderzoek kennis oplevert over de effecten van het microbioom in de bodem, de wortel en de plant, zodat dit ingezet kan worden om een plant te beschermen tegen ziekten en plagen. “We zijn vooral geïnteresseerd hoe we de gunstige effecten van het microbioom met bijvoorbeeld een unieke zaadbehandeling aan onze zaden kunnen meegeven.”

Evenwicht
De telers zullen volgens Van der Heijden een nieuw evenwicht moeten vinden met deze nieuwe biologische middelen. Maar ze ziet vooral een uitdaging in de regelgeving. “Ik hoop echt dat er ruimte ontstaat voor het toepassen van micro-organismen als gewasbeschermingsmiddel. De angst bestaat dat de samenstelling van de bodem verandert als je er micro-organismen aan toevoegt. Maar ik ben ervan overtuigd dat ze de bodem juist weer in balans brengen. Dit type onderzoek ondersteunt hoe een subtiele behandeling een effect heeft op de natuurlijke weerbaarheid van de plant.”

Nieuwe generatie
Het onderzoek kan ook gebruikt worden als leidraad voor vergelijkbaar onderzoek naar de effecten van andere micro-organismen. Dit kan uiteindelijk leiden tot eenvoudiger registratie van nieuwe biologische gewasbeschermingsmiddelen waardoor deze versneld op de markt gebracht kunnen worden. Van Overbeek: “Ik hoop dat we met dit onderzoek de weg vrij kunnen maken voor een nieuwe generatie biologische gewasbescherming.”

Het project ‘Versterking plantweerbaarheid door aanpassing van het plantmicrobioom’ wordt uitgevoerd door Wageningen University & Research, Glastuinbouw Nederland, Stichting Programmafonds Glastuinbouw, Incotec, Bejo Zaden en Enza zaden.