home news forum careers events suppliers solutions markets expos directories catalogs resources advertise contacts
 
Solution Page

Solutions
Solutions sources
Topics A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
  Species
 

Plant roots grow towards soil fungi
Plantenwortels groeien naar bodemschimmels toe


Wageningen, The Netherlands
October 14, 2020


Plant roots 'smell' fungi in the soil
 

Plant roots not only release odours themselves, but also appear to react to odours that beneficial and harmful fungi in the soil release. They do this by actively growing towards fungi, or ignore them. This 'sense of smell' has a positive influence on the eventual health of the plant. Exposing plants to the right fungi could even offer protection against insect pests and worms that feed on plants and their roots. This is evident from Kay Moisan's PhD dissertation, that she will defend on 16 October 2020.

Plant roots are fascinating organs because they are so essential to plant health. However, we do not yet know how they interact with soil microbes and which factors influence their growth. Recent studies found that roots themselves perceive odours from soil microbes, which in turn can affect plant growth. For instance, odours that are released by bacteria and fungi can increase the branching and the size of plant roots. Therefore, perception of these odours can significantly affect plant growth.

Growth direction

However, it is as yet surprisingly unknown whether microbial odours can also affect the direction in which plant roots grow. In her dissertation and the accompanying publication in Plant, Cell and Environment, Kay Moisan and her co-authors from the Netherlands Institute for Ecology (NIOO-KNAW) and the laboratory of Entomology of Wageningen University & Research (WUR) demonstrate that this is the case. It appears that plants perceive the odours produced by soil fungi and react to them before they come into contact with the fungi.
 

Roots were "given the choice" to grow towards or away from odours of four different soil fungi.
Roots were "given the choice" to grow towards or away from odours of four different soil fungi.
 

To demonstrate this, researchers developed a unique test set-up in which they grew turnip rape (Brassica rapa) seedlings in soil, and roots were "given the choice" to grow towards or away from odours of four different soil fungi. The results show that roots ignore the odours emitted by certain fungi, but were attracted to odours emitted by other fungi. Interestingly, plants appear to be particularly attracted to odours emitted by a harmful fungus.

Opportunities for plant protection and growth promotion

Exposure of plant roots to these fungal odours influenced plant interactions with leaf-eating caterpillars and root-eating insects and nematodes (little worms), sometimes making plants less suitable food to these attackers.

In the search for sustainable agricultural practices, odours from soil microbes are therefore promising candidates for plant protection and promotion. The findings also raise new follow-up questions about whether plants can actively "decide" what direction they grow and with which micro-organisms they should interact, or whether it is actually the fungus that attracts roots for its own benefit.

New research method

Moreover, the design of the research is a proof-of-concept that roots do respond to microbial odours. "The research has provided a new method for studying the chemical interaction between roots and soil fungi, and its influence on root growth. This innovative set-up can also be used by other laboratories to further investigate these interactions," says Moisan's promoter Prof. Marcel Dicke.

Publication

Go to

Biointeractions & Plant Health


Plantenwortels groeien naar bodemschimmels toe

Wortels van planten scheiden niet alleen zelf geuren af, maar blijken ook te reageren op geuren die nuttige en schadelijke schimmels in de grond afgescheiden. Ze doen dit door naar de schimmels toe te groeien, of ze juist te negeren. Dit ‘reukvermogen’ heeft een positieve invloed op de uiteindelijke gezondheid van een plant. Blootstelling aan de juiste schimmels kan soms zelfs resulteren in bescherming tegen insecten en wormen die zich voeden met planten en hun wortels. Dat blijkt uit het proefschrift van Kay Moisan dat zij op 16 oktober 2020 verdedigt.

Plantenwortels zijn fascinerende organen omdat ze zo essentieel zijn voor de gezondheid van planten. Toch weten we nog niet goed hoe ze in de bodem functioneren en welke factoren van invloed zijn op hun groei. Recente studies laten zien dat wortels de geuren van microben in de bodem kunnen waarnemen, en dat geuren van bodembacteriën of bodemschimmels bijvoorbeeld de vertakking en lengte van plantenwortels kunnen beïnvloeden.

Groeirichting

Tot op heden was het echter onbekend of microbiële geurstoffen ook van invloed kunnen zijn op de ríchting waarin plantenwortels groeien. In haar proefschrift en de bijbehorende publicatie in Plant, Cel and Environment tonen Kay Moisan en haar co-auteurs van het Nederlands Instituut voor Ecologie (NIOO-KNAW) en Wageningen University & Research aan dat dit het geval is. Planten nemen geuren waar, die bodemschimmels produceren en reageren hierop vóórdat ze met de schimmels in contact komen.

Om dit te aan te tonen ontwikkelden wetenschappers een unieke testopstelling waarbij raapzaadwortels (Brassica rapa) in de bodem "de keuze" kregen om in de richting van of juist weg van de geuren van vier verschillende bodemschimmels te groeien. Zo toonden de onderzoekers aan dat wortels de geuren die door bepaalde schimmels worden uitgescheiden negeren maar juist ook kunnen worden aangetrokken door geuren van andere schimmels. Interessant is dat de plantenwortels vooral aangetrokken worden door geuren die schadelijke schimmels uitstoten.

Kansen voor gewasbescherming en -stimulering

Blootstelling van plantenwortels aan schimmelgeuren kan planten minder geschikt maken als voedingsbron voor bladetende rupsen, aaltjes en worteletende insecten.

In de zoektocht naar duurzame landbouwpraktijken zijn geuren van bodemmicroben daarom veelbelovende kandidaten voor gewasbescherming en -stimulering. De bevindingen roepen ook nieuwe vervolgvragen op over de vraag of planten actief kunnen "beslissen" waar ze naar toe groeien en met welke micro-organismen ze moeten interacteren.

Nieuwe onderzoeksmethode

De opzet van het onderzoek is bovendien een proof of concept dat wortels wel degelijk reageren op microbiële geuren. “Met het onderzoek is een nieuwe methode gerealiseerd om de chemische communicatie tussen wortels en bodemschimmels en de invloed ervan op de wortelgroei te bestuderen, en deze opzet kan ook door andere laboratoria worden hergebruikt om deze interacties verder te onderzoeken”, aldus Moisan’s promotor Prof. Marcel Dicke.

Publicatie

Ga naar



More solutions from: Wageningen University & Research


Website: http://www.wur.nl

Published: October 14, 2020


Copyright @ 1992-2020 SeedQuest - All rights reserved