Plantenwortels hebben manieren om rottend materiaal in de grond te detecteren en ervan weg te draaien. Dat hebben onderzoekers recent ontdekt.

Levende planten zien bodemzones met rottend plantmateriaal als een groot gevaar. Dat concluderen Yuzhou Zhang en zijn collega Jiří Friml van het Institute of Science and Technology Austria na verschillende experimenten.

“Dieren blijven instinctief weg van rottend voedsel, omdat er vaak gevaarlijke microben in zitten”, zegt Zhang, de leider van het onderzoek. “We vroegen ons af of planten, hoewel ze immobiel zijn, een soortgelijke strategie hebben ontwikkeld ondergronds.” Dat bleek het geval. 

Ze zagen dat plantenwortels hun groeirichting aanpassen als ze rottend plantmateriaal in de grond detecteren. Dat heeft mogelijk ook gevolgen voor telers die onverteerde plantenresten in de grond verwerken, waarschuwen ze. 

Lees ook:

• Hoe deze bodemverbeteraar het gedrag van mieren beïnvloedt
• Deze biologisch afbreekbare sensor meet pesticiden op een plant

Plant houdt niet van rotte soortgenoot

Het leven van een plant is behoorlijk statisch. Ze kunnen niet wegrennen voor gevaar of juist ergens naartoe lopen als ze iets moois zien. Het enige dat ze kunnen, is hun groeirichting aanpassen onder invloed van verschillende externe factoren. Dat noem je tropie. 

Zo is er fototropie, het groeien van de scheut richting het licht. Gravitropie – de reactie op de zwaartekracht – maakt dat de wortels naar beneden groeien en de scheut juist omhoog. Zhang en Friml hebben nu een nieuwe vorm van tropie toegevoegd aan het rijtje: saprotropie. Sapro is Grieks voor ‘rot’.

In het groeisysteem van Friml en Zhang konden de onderzoekers zien hoe de plantenwortels reageerden op verschillende toevoegingen aan de grond, zoals zaagsel en rottende appels en bladeren. 

Conclusie? Rottend plantenweefsel, en zelfs zaagsel, had een groot effect op de wortelgroei. Ook stelden de planten hun afweermechanismen in werking. Daarnaast draaiden ze hun wortels actief de andere kant op om de rottende planten te vermijden. 

Dierlijk materiaal heeft geen effect

De onderzoekers gebruikten de zandraket (Arabidopsis thaliana) als modelplant in hun experimenten, maar ze onderwierpen ook gewassen, waaronder koolzaad, tomaat en tarwe aan hun testjes. Alle planten lieten hetzelfde effect zien. Dat wijst erop dat saprotropie wijdverspreid is onder planten.

Opvallend genoeg leverden de testjes met rottend dierlijk materiaal andere resultaten op. De stukjes kip die de onderzoekers hadden toegevoegd, lieten de wortels niet de andere kant op groeien.

“Een van de bijzonderste vondsten was dat wortels niet simpelweg alles dat rot is uit de weg gaan”, zegt Friml. “Ze reageren specifiek op rottend plantmateriaal. Dit zegt ons dat saprotropie niet een algemene reactie op rotting is, maar een specifieke reactie op plantenrot.” 

Schimmels geven signaal af 

Dat de wortels überhaupt weten dat er een rottende plant in de buurt is, komt door de signalen die schimmels afgeven als ze het dode plantmateriaal afbreken. Tijdens de ontbinding komen er zure metabolieten (stofwisselingsproducten) vrij, waaronder organische- en fenolzuren. Deze stoffen verspreiden zich in de omringende grond en creëren daar stabiele, lokale gradiënten van de zuurgraad rond het rottende materiaal. 

De plantenwortels kunnen dit zuurgraadpatroon detecteren nog voordat ze er direct mee in contact zijn gekomen. De zuurgraad functioneert als een soort richtingsaanwijzing, die de wortel vertelt welke kant hij op moet groeien om het plantenkerkhof te vermijden. 

Dit waarschuwingssignaal stopt zodra de plantenresten bijna volledig zijn afgebroken en veranderd in aarde. “Dan stoppen de wortels zich ook met afbuigen”, aldus Zhang. 

Gevolgen voor landbouw

De studie laat volgens de onderzoekers zien dat rottend plantmateriaal niet een passieve nutriëntenbron is, maar actief invloed heeft op de groeibeslissingen van planten. Dat heeft ook gevolgen voor de landbouw. 

“In teeltpraktijken waarbij onverteerde gewasresten overmatig in de grond worden verwerkt, kunnen grote rottingszones ontstaan, ​​die de wortels niet meer kunnen omzeilen. Dit kan de blootstelling aan schadelijke microben vergroten en wortelziekten bevorderen”, legt Zhang uit.

De onderzoekers zien ook mogelijkheden om de uitkomsten van hun onderzoek te gebruiken voor de ontwikkeling van gewassen met beter ‘rotvermijdingsvermogen’. Dat zou een nieuwe manier zijn om plantenziektes te voorkomen. 

Bronnen: EurekAlert!, Science