Stikstof uit de lucht benutten

Stikstof uit de lucht benutten

Bijna alle planten hebben moleculair- en celbiologisch gezien de potentie om net als vlinderbloemigen stikstof uit de lucht als voeding te gebruiken, door samen te werken met rhizobium bacteriŽn.

Onderzoekers van Wageningen University, onderdeel van Wageningen UR, hebben namelijk ontdekt dat de samenwerking tussen vlinderbloemige planten en rhizobium bacteriŽn sprekend lijkt op de samenwerking tussen planten en mycorrhizae schimmels, die bij heel veel planten voorkomt. Dit betekent dat bijna alle planten in principe beschikken over de machinerie die nodig is om samenwerking met rhizobium aan te gaan. Deze vinding is van grote betekenis voor het wereldwijde onderzoek waarin gestreefd wordt naar het overdragen van de rhizobium-symbiose naar niet-vlinderbloemigen, voor een minder kunstmest-afhankelijke, duurzame productie van voedsel en groene grondstoffen.

Stikstof is een belangrijke beperkende factor voor de groei van planten en gewassen. Maar planten kunnen de stikstof uit de lucht niet voor hun groei benutten. Planten zijn daarom afhankelijk van andere stikstofbronnen die wťl voor hun te gebruiken zijn, bijvoorbeeld stikstof in de vorm van ammonia of nitraat. In de huidige landbouw wordt daarom veelal kunstmest gegeven om er voor te zorgen dat de planten voldoende stikstof kunnen opnemen.

Er is echter een belangrijk natuurlijke proces waarbij planten wťl stikstof uit de lucht kunnen gebruiken voor hun groei. Bij dat proces zetten bepaalde bacteriŽn stikstofgas uit de lucht om in ammonium, wat voor de plant wťl bruikbaar is. Het meest efficiŽnt gebeurt dit in de symbiose van Rhizobium bacteriŽn en vlinderbloemige planten. Dat is de reden dat vlinderbloemigen vůůr de introductie van kunstmest zo’n belangrijke plaats in de landbouw hadden.

De symbiose van rhizobium bacteriŽn en planten is van belang vanwege de noodzaak tot het produceren van mťťr voedsel met mŪnder input. Onlangs zetten 89 prominente wetenschappers in de Groene Amsterdammer ook het onderzoek naar de symbiose tussen Rhizobium bacteriŽn en vlinderbloemige planten daarom in de top tien van onderzoek met belangrijke wetenschappelijke doorbraken.

De samenwerking tussen planten en rhizobium bacteriŽn gebeurt in de wortels, in zogenaamde wortelknolletjes. In die wortelknollen worden de bacteriŽn opgenomen als stikstof bindende ‘organellen’: ze worden Ūn plantencellen opgenomen. De plant maakt daarvoor speciale membraan-compartimentjes. In tegenstelling tot ťchte organellen zoals mitochondriŽn en chloroplasten, verblijven de “Rhizobium-organellen” slechts tijdelijk in plantencellen.

De membraan-compartimentjes waarin de bacteriŽn gehuisvest zijn, vormen het hart van de symbiose. Daarmee kan de plant namelijk precies bepalen welke voedingsstoffen aan de bacteriŽn worden gegeven in ruil voor ammonium. Zonder de afscherming in aparte membraan-compartimentjes zouden de bacteriŽn de plantencellen simpelweg opeten  De vorming van de membraan-compartimentjes is dus een cruciaal aspect van de symbiose.

Uit recent onderzoek van Wageningen University, dat in mei 2012 gepubliceerd is in het wetenschappelijke tijdschrift PNAS, blijkt dat de membraan-compartimentjes voor de rhizobium bacteriŽn, op het cel- en moleculaire vlak sprekend lijken op de membraan-compartimentjes die planten maken voor de samenwerking met mycorrhizae schimmels.

Bij de symbiose met mycorrhizae schimmels vormen de planten membraan-compartimentjes waarin heel bijzondere schimmel-structuren worden opgenomen, de zogenoemde arbuskul. Dat zijn sterk vertakte schimmeldraden die in directe verbinding staan met de schimmeldraden die buiten de wortels groeien. Op die manier kan de schimmel de plant helpen met de opname van fosfaat uit de bodem, in ruil voor voedingsstoffen die de plant maakt. 

De Wageningse onderzoekers bestudeerden het moleculair celbiologische mechanisme dat ten grondslag ligt aan de vorming van de membraan-compartimentjes voor de mycorrhizae schimmels en de rhizobium bacteriŽn. Die twee mechanismen blijken verrassend veel overeenkomsten te hebben. Kennelijk hebben bijna alle planten de potentie om via de membraan-compartimentjes de samenwerking aan te gaan met rhizobium bacteriŽn. Dat brengt de onderzoekers een stap dichterbij de overdracht van de rhizobium-symbiose naar allerlei niet-vlinderbloemige gewassen. Die gewassen kunnen dan met minder kunstmest toe, waardoor de teelt duurzamer wordt.

10:07 - do 07/06/2012
Bron: WUR

Eerdere nieuwsberichten

11:02 - wo 23/04Voorraad en inventaris Arend-Sosef geveild (TuinbouwCommunicatie)

10:34 - wo 23/04LTO bundelt vraag naar zonnepanelen (LTO Nederland)

10:30 - wo 23/0445 kansmakers GreenTech Innovation Award (TuinbouwCommunicatie)

10:27 - wo 23/04Model simuleert gewashandelingen in kassen (Wageningen UR Glastuinbouw)

09:50 - wo 23/04SP vraagtekens bij boegbeeld Dijkhuizen (Nieuwe Oogst)

09:11 - wo 23/04Accijnsverlaging diesel zit er niet in (Nieuwe Oogst)

09:10 - wo 23/04'Greenpeace trekt te snel conclusies' (Nieuwe Oogst)

09:00 - wo 23/04Kwekers geven parcours Koningsdag kleur (FloraHolland)

08:57 - wo 23/04100% NL krijgt een eigen tulp (TuinbouwCommunicatie)

08:25 - wo 23/04IEA ziet goede basis duurzaamheid (Energiek2020)

08:14 - wo 23/04Businessclub Westland naar Nature’s Pride (TuinbouwCommunicatie)

08:04 - wo 23/04Tido Vesta verliest keurmerk (WOS.nl)

07:44 - wo 23/04Bayer heeft producten-app aangepast (Bayer CropScience)

07:28 - wo 23/04Floridata voorkwam al een keer oplichterij (Floridata)

Berichten 1 van 14 van in totaal 5088 berichten.
Inschrijven nieuwsbrief