Microben kunnen fosfor uit de bodem vrijmaken om de plantengroei te verbeteren

In deze nieuwe studie ontdekten Doty en medewerkers dat endofytische microben geïsoleerd uit in het wild groeiende populieren hielpen waardevolle fosfor uit de omgeving te ontsluiten, waardoor de chemische complexen werden afgebroken die de fosfor onbereikbaar hadden gemaakt voor planten.

"We maken gebruik van een natuurlijke plant-microbe-samenwerking," zei Doty. "Dit kan een hulpmiddel zijn om de landbouw vooruit te helpen, omdat het deze essentiële voedingsstof levert zonder het milieu te schaden."

Doty's onderzoekswetenschapper, Andrew Sher, en UW-student-onderzoeker Jackson Hall toonden in laboratoriumexperimenten aan dat de microben de fosfaatcomplexen konden oplossen. Populierplanten die waren geïnoculeerd met de bacteriën in het laboratorium van Doty werden naar medewerker Tamas Varga gestuurd , een materiaalwetenschapper aan het Environmental Molecular Sciences Laboratory van het Pacific Northwest National Laboratory in Richland, Washington. Daar gebruikten onderzoekers geavanceerde beeldvormingstechnologieën in hun laboratorium en in andere nationale laboratoria van het Amerikaanse ministerie van Energie om duidelijk bewijs te leveren dat de fosfor die door de microben beschikbaar kwam, inderdaad in de wortels van de plant terechtkwam.

De beeldvorming onthulde ook dat de fosfor vast komt te zitten in minerale complexen in de plant. Endofyten, die in planten leven, bevinden zich in een unieke positie om die complexen opnieuw op te lossen, waardoor de toevoer van deze essentiële voedingsstof mogelijk behouden blijft.

Terwijl vorig werk in Doty's lab aangetoond dat endofyten stikstof, verkregen uit de lucht, aan planten kunnen leveren, dergelijk direct bewijs dat planten fosfor gebruiken opgelost door endofyten was voorheen niet beschikbaar.

De bacteriën die in deze experimenten werden gebruikt, waren afkomstig van wilde populieren die langs de Snoqualmie-rivier in West-Washington groeiden. In deze natuurlijke omgeving kunnen populieren gedijen op rotsachtige rivieroevers, ondanks de lage beschikbaarheid van voedingsstoffen zoals fosfor in hun natuurlijke habitat. Microben helpen deze bomen de voedingsstoffen die ze nodig hebben voor groei vast te leggen en te gebruiken.

Deze bevindingen kunnen worden toegepast op landbouwgewassen, die vaak zitten op een ongebruikte overvloed aan "oude" fosfor die zich in de bodem heeft opgehoopt van jarenlange bemesting. Microben kunnen in de grond tussen jonge gewassen worden aangebracht, of als een coating op zaden, waardoor fosfor dat in gevangenschap wordt gehouden, wordt ontgrendeld en beschikbaar wordt gemaakt voor gebruik door planten om te groeien. Het verminderen van het gebruik van kunstmest en het gebruik van endofyten, zoals onderzocht door Doty en Varga, zet de deur open voor duurzamere voedselproductie.

"Dit is iets dat gemakkelijk kan worden opgeschaald en gebruikt in de landbouw," zei Doty.

UW heeft de endofytstammen die in deze studie worden gebruikt al in licentie gegeven aan Intrinsyx Bio, een in Californië gevestigd bedrijf dat werkt aan de commercialisering van een verzameling endofytmicroben. Het directe bewijs geleverd door Doty en Varga's onderzoek naar endofyt-bevorderde fosforopname is "baanbrekend voor ons onderzoek naar gewassen", zegt John Freeman, chief science officer van Intrinsyx Bio.

Dit onderzoek werd gefinancierd door de Byron and Alice Lockwood Foundation en het U.S. Department of Energy Office of Science.

Materialen van het persbericht van de Universiteit van Washington met bewerkingen en toevoegingen door Kathy Voth.