Microbioom in de plant verandert na wijzigen van houtsamenstelling

13 januari 2016
​Het wijzigen van de houtsamenstelling van populieren kan ook het endomicrobioom, de bacteriën die binnen de weefsels van bomen leven, wijzigen. Dat blijkt uit onderzoek van de UHasselt, UGent en VIB (Vlaams Instituut voor Biotechnologie). “Het is een van de eerste diepgaande studies naar de effecten van doelbewuste wijziging van de houtsamenstelling van planten op het microbioom”, zeggen dr. Bram Beckers en prof. dr. Jaco Vangronsveld van het Centrum voor Milieukunde (CMK/UHasselt). De resultaten werden onlangs gepubliceerd in het gezaghebbende wetenschappelijke tijdschrift ‘Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America’.

De onderzochte populieren maakten deel uit van een veldproef opgezet door VIB, onder leiding van prof. dr. Wout Boerjan (VIB/UGent). Daarin gingen onderzoekers na hoe bomen met een gewijzigde houtsamenstelling gebruikt kunnen worden als grondstof voor de productie van onder meer bio-ethanol. “In het project hebben we de hoeveelheid lignine, een bestanddeel van hout, in de populieren kunnen verminderen via genetische modificatie”, aldus professor Boerjan. “Hierdoor kunnen twee andere belangrijke bestanddelen van hout – cellulose en hemicellulose – efficiënter worden omgezet tot suikers en, via gisting, tot bio-ethanol.

Functie en samenstelling
UHasselt-onderzoekers Bram Beckers en Jaco Vangronsveld wilden nagaan wat de invloed was van die wijziging van de houtsamenstelling op de bacteriën die zich in en rondom de populieren bevinden. “Net zoals bij de mens spelen micro-organismen ook bij planten een belangrijke rol in de groei, ontwikkeling en gezondheid. Zo helpen ze bij de opname van voedingsstoffen en bieden ze onder meer bescherming tegen schadelijke bacteriën en schimmels. Maar of er bij planten óók een verband is tussen genen en de samenstelling van hun microbioom (de verzameling van bacteriën, schimmels, virussen en andere micro-organismen) is nog zo goed als onbekend”, aldus dr. Beckers.

De onderzoekers stelden nu vast dat het wijzigen van de houtsamenstelling van de populieren ook de functie en samenstelling van het microbioom veranderde. Prof. dr. Wout Boerjan: “De celwanden in bomen vormen het hout en zijn belangrijke componenten waarmee micro-organismen nauw in contact komen. Wanneer je een relevante wijziging doorvoert aan de houtsamenstelling, ook al is dat het gevolg van het uitschakelen van slechts één gen, dan leidt dit dus tot een wijziging in de soortensamenstelling van bacteriën, schimmels, virussen en andere micro-organismen. Vergelijkbaar met een wijziging in de samenstelling van onze darmflora als gevolg van continue blootstelling aan ander voedsel.

Ook stelden de onderzoekers vast dat die veranderingen zich enkel binnen de weefsels van de planten voordeden, de zogenaamde endosfeer. In de bodembacteriën die ‘buiten’ de plant dicht bij de wortels van de bomen leven, zagen ze géén wijzigingen.

Effecten
Het ontrafelen van de complexe interacties tussen planten en hun microbioom is van cruciaal belang om de mogelijke effecten van wijziging van gewassen te bestuderen, aldus de onderzoekers. “De resultaten zijn bovendien belangrijk om de samenwerking tussen de bomen en bacteriën te kunnen gebruiken voor een hogere, meer duurzame productie van, in dit geval, populierenhout bestemd voor bio-energie.

Dit onderzoek werd gepubliceerd in ‘Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America’.


Populierenveldproef - ©VIB, 2009
Download HR-file


Wout Boerjan - ©VIB, 2015
Download HR-file

Jaco Vangronsveld - ©UHasselt, 2016
Download HR-file