Wageningen Universiteit

http://www.wau.nl/pers/04/030wu.html

Persbericht Wageningen Universiteit, 17 maart 2004, nr. 030

Golf van bacteriën volgt groeiende wortel

Populaties bacteriën blijken de groeiende wortelpuntjes van gewassen zoals tarwe, te omzomen. De zone met bodembacteriën groeit met de wortel mee, zodat een golfbeweging van bacteriepopulaties langs de wortel ontstaat. Het golfpatroon lijkt tot stand te komen door een interactie tussen de bacteriën en voedingsstoffen in de bodem. Tot die conclusie komt onderzoeker Vladimir Zelenev die aan Wageningen Universiteit een simulatiemodel ('Bacwave') ontwikkelde in samenwerking met de staatsuniversiteit van Moskou. De uit Rusland afkomstige onderzoeker promoveert 19 maart op dit onderzoek in Wageningen.

Bodembacteriën spelen een belangrijke rol in de voedselketen en zorgen voor omzetting van organisch materiaal, zodat het voor planten opneembaar wordt. Bovendien vormen de samenstelling van de bodembacteriën en hun dynamica een goede graadmeter voor de gezondheid van de bodem.

Uit eerder experimenteel onderzoek blijkt dat bodembacteriepopulaties golvende fluctuaties vertonen na verstoringen, zoals ploegen, omploegen van een groenbemester of na drogen en opnieuw bevochtigen van de grond. Bacteriepopulaties vertonen zowel ruimtelijke fluctuaties langs de wortels van graan als fluctuaties in de tijd na het inbrengen van dood plantmateriaal (substraat) in de bodem.

Vladimir Zelenev heeft onderzoek gedaan naar de oorzaken van de fluctuaties van de bacteriepopulaties. Hij onderzocht de relatie met chemische parameters maar ook met bacterie-etende nematoden. Zijn uitkomsten kunnen leiden tot betere voorspellingen over de effecten van verstoringen op de bodemgezondheid.

Zelenev onderzocht zowel in kortlopende experimenten in het laboratorium (via bemonstering) als via simulatiemodellen de oorzaken van de fluctuaties. Hij ontwikkelde zelf het 'Bacwave-model' (naar het Engelse: 'Bacterial Waves') en vervolgens het 'Bacwave-Web-model' om effecten van nutriënten input op het voedselweb in grond te simuleren. Uit de resultaten viel af te lezen dat fluctuaties in bacteriepopulaties niet samen hangen met het aantal zijwortels, het vochtgehalte van de bodem, minerale stikstofconcentraties, pH of redoxpotentiaal. Deze zaken werden voorheen wel verondersteld van invloed te zijn. De waargenomen fluctuatiepatronen heeft Zelenev toegeschreven aan de cyclus van bacteriële groei, dood, autolyse (zelfontleding) en opnieuw groei in reactie op een bewegende voedselbron.

Vervolgens heeft Zelenev experimenten gedaan met bacterie-etende nematoden. Uit dit onderzoek bleek dat de groeisnelheid van bacterie-etende nematoden met eenzelfde frequentie fluctueerde in de tijd als de bacteriepopulatie, maar dat de nematoden populaties zelf niet duidelijk fluctueerden. In het uitgebreidere Bacwave-web-model simuleerde Zelenev zowel de golvende dynamiek van bacterien en bacterie-eters als ook het vrijkomen van minerale stikstof na verstoringen. Uitkomsten van dit laatste model lieten zien dat de interactie tussen bacteriën en substraat belangrijker waren voor de regulatie van de bacterie populatiegolfbeweging dan de interacties tussen bacterie en bacterie-eters. Bovendien was het vrijkomen van minerale stikstof voornamelijk te danken aan de interactie tussen bacteriën en hun substraat en in mindere mate aan bacterie-etende nematoden en protozoën.

Dankzij deze twee (door Zelenev) ontwikkelde modellen wordt het mogelijk om de respons van bodembacteriepopulaties op een verstoring te voorspellen, wat wellicht als indicatie kan worden gebruikt voor bodemgezondheid.