Planten kunnen behoorlijke hoeveelheden stoffen uitstoten via hun wortels. Daarmee beïnvloeden ze de wortelomgeving en trekken ze nuttige bodemorganismen aan. De inzichten zijn vooral opgedaan in grondteelt. Vertaling naar substraatteelten heeft nog relatief weinig plaatsgevonden.
[wcm_nonmember]
Voor het bekijken van deze content heeft u een lidmaatschap nodig, of log in als u al een lidmaatschap heeft.
[/wcm_nonmember]
[wcm_restrict]
Een plant staat altijd op dezelfde plek. Hij kan niet even verderop gaan kijken of het daar misschien beter is. In plaats daarvan past hij zich aan, of hij past de omstandigheden aan. Hij strekt zich uit om zonlicht te onderscheppen, plaatst de bladeren in een bepaalde stand, groeit met zijn wortels naar vochtige of mineralenrijke plekken. Dat zijn allemaal met het oog waarneembare aanpassingen.
Minder bekend is dat planten tevens actief zijn om de ondergrondse omstandigheden naar hun hand te zetten. Ze maken zogezegd hun eigen wortelmilieu. Daarvoor stoten ze een diversiteit aan stoffen (exudaten) uit, soms in forse hoeveelheden. Onderzoekers vonden hoeveelheden van 5% van de assimilaten (gebaseerd op de vastgelegde koolstof) tot wel 21%. Het uitgestoten volume hangt af van het soort plant, zijn leeftijd en vooral van de bodemomstandigheden: de aanwezige hoeveelheid voedingsstoffen en het bodemleven, nuttig of schadelijk.
Wortelvolume
Overigens is het lastig om de precieze hoeveelheid uitgestoten stoffen te bepalen bij planten die in de grond groeien. De stoffen hechten aan gronddeeltjes of worden afgebroken door het bodemleven. Of ze zijn moeilijk te scheiden van organische stoffen die al in de bodem zitten, bijvoorbeeld afkomstig van het bodemleven. Onderzoekers hebben de oplossing gezocht in teelt op water (hydroponics), want dan zijn de exudaten gemakkelijker te verzamelen. Maar waarschijnlijk gedragen de planten op watercultuur zich dan anders op dit terrein; de indruk bestaat dat ze meer stoffen gaan uitstoten dan in grond. Wel is dat sterk afhankelijk van het wortelvolume.
Op substraat zal daarom de uitstoot nooit heel hoog oplopen, omdat het wortelvolume daar relatief klein is. Verder zullen goede teeltomstandigheden tevens remmend werken op de uitstoot, denken experts. Desondanks laten ook gewassen op substraat zeker exudaten vrij. Vooralsnog biedt de wetenschappelijke literatuur echter nog weinig antwoorden op een vraag als: zou je de hoeveelheid daarvan kunnen sturen? Hetzij om de ‘verliezen’ te beperken, hetzij om een nuttig bodemleven te stimuleren.
Effect op bodemeigenschappen
Het meeste onderzoek waarom planten zo’n groot volume stoffen in de grond lozen, is gedaan in de natuur of bij gewassen in de vollegrond. Daaruit blijkt dat het om een brede diversiteit aan stoffen gaat: suikers, aminozuren, organische zuren en secundaire metabolieten (dat zijn alle stoffen die geen relatie hebben met groei en ontwikkeling).
Er is een overweldigende hoeveelheid onderzoek gedaan naar de functie daarvan. Dat bestrijkt een heel breed terrein. Planten passen met de exudaten de bodemeigenschappen aan: de pH, de chemische en fysische eigenschappen. Ze remmen de groei van naburige, concurrerende planten (en die doen dat op hun beurt ook weer). Ze lokken nuttige bacteriën, schimmels en andere micro-organismen, die helpen bij de opname van voedingsstoffen en bij de verdediging tegen ziekteverwekkers. Verder zetten ze de exudaten rechtstreeks in tegen de belagers, zoals bacteriën, schimmels, aaltjes, insecten enzovoort.
Verzamelnaam
Exudaten is eigenlijk een verzamelnaam voor van alles: van kleine moleculen tot een geleiachtige laag rond de wortels die je soms met het blote oog kunt zien.
Bij de kleine moleculen gaat het om in water oplosbare stoffen als suikers, aminozuren, zuren en fenolen, maar ook om vluchtige stoffen. Deze laatste kunnen zich over lange afstanden verspreiden via poriën in de bodem. De plant ‘praat’ via deze stoffen met bodembacteriën. Hij trekt nuttige soorten aan en meldt het als hij besmet is met een schimmel. Dan zendt hij andere stoffen uit, om natuurlijke vijanden van die schimmel aan te trekken.
Van een heel andere aard is de geleiachtige laag rond de wortel (in het Engels mucilage). Die bestaat uit suikerketens (polysacchariden), eiwitten en fosfolipiden. De laag beschermt de kwetsbare wortelpunt en stabiliseert de grond direct rond de wortel.
Glijmiddel voor wortelpunt
Daarnaast produceren veel soorten planten ook cellen die loslaten van de wortel (de Engelse term is ‘border cells’). Ze blijven in leven, hebben een actieve stofwisseling en stoten eveneens exudaten uit. De border cells en de mucilage-laag (vooral afkomstig van die losse cellen) vormen samen een soort glijmiddel waardoor de wortelpunt zonder beschadiging kan groeien en grond- of substraatdeeltjes opzij kan duwen. Ook vormen de cellen een beschermend schild tegen ziekteverwekkers, omdat ze veel antibiotica produceren. Dit neemt belangrijk toe als zich daadwerkelijk een ziekteverwekker aandient. Als de ziekteverwekker dan toch de verdediging doorbreekt, worden de border cells met voorrang aangetast, zodat de eigenlijke wortel niet geïnfecteerd raakt.
Wortels stoten actief stoffen uit
Het is al langer bekend dat wortels stoffen uitstoten, maar het werd altijd gezien als een passief proces. Maar recent onderzoek toont aan dat het actief wordt gereguleerd. Er worden steeds nieuwe transportmoleculen ontdekt, maar veel is nog onduidelijk. Wel is er zicht op de genetische aansturing, maar dat moet nog duidelijk groeien. Wellicht ligt hier in de toekomst een aanknopingspunt voor de veredelaar, die dan specifiek op uitstoot van ziektewerende stoffen zou kunnen selecteren.
Dat dit inderdaad kan werken, laat onderzoek van de Universiteit van Missouri zien waarbij tomaat werd toegerust met de eigenschap om een bepaald antimicrobieel peptide uit te scheiden. De wortels van die planten werden duidelijk minder geïnfecteerd met ziekteverwekkers.
Rhizosfeer is enorm complex
Andere onderzoekers waarschuwen echter dat zulke relatief kleine aanpassingen niet altijd zullen werken of zelfs averechtse effecten kunnen hebben vanwege de enorme complexiteit van de rhizosfeer (de directe omgeving van de wortels).
Recent is een aantal overzichtsartikelen verschenen. De samenstellers daarvan wijzen er consequent op dat het kennisniveau nog flink moet groeien voordat de veredelaar of de teler gericht maatregelen kan nemen.
Samenvatting
Planten reguleren ondergronds de wortelomgeving. Daartoe stoten ze, soms grote hoeveelheden, stoffen (exudaten) uit zoals suikers, eiwitten en antibiotica. Dat verandert de bodem, doodt ziekteverwekkers en trekt nuttige organismen aan. Dit alles speelt zich af bij de wortelpunt. Die laat ook levende cellen los die als verdedigingslinie werken, samen met een geleiachtige laag exudaten. Over exudaten bij substraatteelt is nog onvoldoende bekend om erop in te spelen in de teelt of bij de veredeling.
Tekst: Ep Heuvelink (Wageningen University & Research) en Tijs Kierkels. Foto: Wilma Slegers.
[/wcm_restrict]