Als symbool van onze agrarische identiteit worden mediterrane olijfbomen op de proef gesteld door droogte. Maar het antwoord zou van ondergronds niveau kunnen komen. Een ENEA-onderzoeksteam heeft, in samenwerking met de Cnr en de universiteiten van Milaan, Turijn en Tuscia, ‘op maat gemaakte’ microbiële gemeenschappen geïdentificeerd die het vermogen van olijfbomen om watertekorten te weerstaan versterken.
De studie, gepubliceerd in het tijdschrift Applied Sciences, analyseerde het bodem- en wortelmicrobioom van vier olijfcultivars geteeld in Umbrië, onderworpen aan irrigatie en waterstress. “De olijfboom werd gekozen als modelsoort om een innovatief teeltsysteem te ontwikkelen, representatief voor de mediterrane landbouw die wordt bedreigd door klimaatverandering”, legt Gaetano Perrotta, onderzoeker bij het ENEA Laboratory of Circular Regenerative Bioeconomy, uit in een notitie.
De onderzoekers bestudeerden de rhizosfeer, het gebied van de grond rondom de wortels, om te begrijpen hoe microben reageren op droogte. “In de bodem blijft de microbiële samenstelling redelijk stabiel, maar in de wortels selecteert de plant de bacteriën die hem een adaptief voordeel bieden”, onderstreept Andrea Visca, biotechnoloog van ENEA.
De analyse onthulde een ‘kernmicrobioom’ – een stabiele groep van fundamentele microbiële soorten – met drie hoofdrolspelers: Solirubrobacter, Microvirga En Pseudocardie. De eerste bevordert de afbraak van organisch materiaal en de cyclus van voedingsstoffen, de tweede helpt planten stikstof te absorberen, de derde produceert antimicrobiële stoffen die de wortels beschermen tegen ziekteverwekkers.
Wanneer water schaars is, activeren deze bacteriën genen die het gebruik van voedingsstoffen verbeteren en cellen beschermen tegen oxidatieve schade, waardoor het aanpassingsvermogen van planten wordt verbeterd. “Het raakvlak tussen wortels en rhizosfeer is cruciaal voor de gezondheid en ontwikkeling van planten”, onderstreepte Annamaria Bevivino, van de divisie Sustainable Agri-Food Systems van ENEA.
Om deze onzichtbare interacties te onderzoeken combineerde het team DNA-analyse, functionele studie van microbiële gemeenschappen en text mining, een methode die duizenden wetenschappelijke artikelen analyseert om verbindingen te identificeren die nuttig zijn voor onderzoek. Dankzij deze geïntegreerde aanpak was het mogelijk om meer dan 1.200 microbiële soorten te identificeren die betrokken zijn bij aanpassingsprocessen, en de functionele groepen te onderscheiden die verantwoordelijk zijn voor het recyclen van voedingsstoffen en de bescherming tegen oxidatieve stress.
De studie toont aan dat, zelfs in omstandigheden van langdurige droogte, de microbiële biodiversiteit in de bodem verrassend stabiel kan blijven dankzij ‘functionele redundantie’: verschillende micro-organismen vervullen dezelfde functie en zorgen zo voor een soort ecologische verzekering. Een belangrijke ontdekking voor degenen die de aanpassing van mediterrane gewassen aan klimaatverandering bestuderen.
Deze resultaten maken de weg vrij voor nieuwe landbouwpraktijken op basis van geselecteerde microbiële consortia, die in staat zijn de opbrengst en weerstand van planten te verbeteren zonder toevlucht te nemen tot chemicaliën. “De geïntegreerde aanpak van culturomics en metagenomics zal ons in staat stellen steeds duurzamere en regeneratieve oplossingen te ontwikkelen”, concludeert Bevivino.
De volgende stap zal volgens ENEA zijn om deze microbiële consortia rechtstreeks in het veld te testen, waarbij hun effectiviteit op grote schaal en in verschillende klimatologische omstandigheden wordt geëvalueerd. Als de resultaten worden bevestigd, kunnen de olijfgaarden van de toekomst rekenen op een nieuwe onzichtbare bondgenoot, die in staat is de bodem te transformeren in een strategische hulpbron voor de agrarische veerkracht van het Middellandse Zeegebied.
