Laat een bacterie verliefd worden op een boon!

Binnenkort ga ik verhuizen en mijn nieuwe huisgenoten hebben mij unaniem als de tuinman aangewezen. “Jij bent immers een bioloog die promoveert op het kweken van bonen, dus we laten de tuin met een gerust hart aan jou over, Mirjam”, luidde de verklaring. Toen ik vervolgens opmerkte dat net al mijn bonenplanten waren overleden, keken mijn huisgenoten verschrikt op. Ik had bewust mijn bonen om zeep geholpen, want dat was de enige manier waarop ik de benodigde data voor mijn project kon verzamelen. Mijn huisgenoten waren er echter – ondanks mijn uitleg – toch nog niet helemaal gerust op.

Door Mirjam Hazenbosch | LinkedIn

Eerder onderzoek heeft uitgewezen dat de samenstelling van de bodem invloed heeft op de vorm, hoogte en productie van bonenplaten. Wat dat betreft zijn het net mensen: hoe meer (juist) voedsel bonenplanten tot hun beschikking hebben, hoe beter ze groeien. Voedingsstoffen die vaak niet genoeg aanwezig zijn in de bodem en daarmee de groei en productie van bonenplanten remmen, zijn stikstof en fosfaat.

Stikstof en fosfaat kunnen in de vorm van kunstmest aan de bodem worden toegevoegd. Nu heeft het gebruik van kunstmest negatieve gevolgen voor het milieu: een deel van het stikstof en de fosfaat in kunstmest lekt weg en komt uiteindelijk in ons grond- en oppervlaktewater terecht. Dit leidt tot vermesting van het water wat weer een schadelijk effect heeft op de planten en dieren die daarin leven. Dus met het gebruik van kunstmest kunnen we de teelt van bonen wel verhogen, maar niet op een milieuvriendelijke manier.

Een andere mogelijkheid is om de bacterie Rhizobium en de schimmel Mycorrhiza aan de aarde toe te voegen. De bacterie Rhizobium haalt stikstof uit de lucht voor de bonenplanten en de schimmel Mycorrhiza helpt de planten om voedingsstoffen (waaronder stikstof en fosfaat) en water uit de bodem op te nemen. Daarnaast bleek uit eerder onderzoek dat kruisbestuiving van bonenplanten door bijen wellicht kan bijdragen aan een hogere opbrengst. Het doel van mijn huidige onderzoeksproject is om de opbrengst van bonen op een milieuvriendelijke manier te verhogen, door de interacties tussen de samenstelling van de bodem, kruisbestuiving en de opbrengst van bonenplanten uit te pluizen

De bacterie Rhizobium haalt stikstof uit de lucht voor bonenplanten. De bacteriën leven in zogenaamde stikstofwortelknolletjes op de plantenwortels. Hier zie je die knolletjes van mijn bonenplanten. 

Wetenschap in actie!

Om de verschillende interacties te onderzoeken, heb ik uiteenlopende experimenten uitgevoerd. Ik heb bonenplanten gekweekt in verschillende soorten aarde en vervolgens gemeten hoe groot mijn bonenplanten waren geworden, hoe zwaar ze waren, hoeveel bloemen ze produceerden, hoeveel zaden er in de peulen zaten en wat de kwaliteit van de zaden was. Om dat te kunnen doen, was het helaas nodig om mijn bonenplanten te oogsten. Ik heb mijn bonenplanten letterlijk en figuurlijk de zak gegeven: na weken trouw voor ze gezorgd te hebben, moest ik de planten uit de aarde trekken en in papieren zakken stoppen zodat ik ze kon drogen, wegen en bewaren.

Wanneer wetenschap (min of meer) werkt!

Nadat al mijn bonenplaten waren geoogst, was het tijd uit het lab te komen en achter mijn computer te kruipen en mijn data te analyseren. Tijd voor bevindingen! Zoals verwacht, blijkt het toevoegen van kunstmest aan de bodem een gunstig effect te hebben op de vorm en hoogte van bonenplanten. Er is echter wel een optimum: te veel kunstmest heeft juist een negatief effect op de bonenplanten. Alles met mate, zo blijkt maar weer.

De schimmel Mycorrhiza helpt bonenplanten om voedingsstoffen en water op te nemen uit de bodem. Mycorrhiza leeft in de plantenwortels. Dankzij een lichtmicroscoop kan je hier zien hoe de schimmeldraden (de paarse strepen) door de plantenwortel (de brede, bruine streep) lopen.

Een andere interessante bevinding was dat het toevoegen van de bacterie Rhizobium en de schimmel Mycorrhiza aan de aarde een even gunstig effect heeft op de bonenplanten En niet alleen blijken ze de vorm en hoogte van bonenplaten te verhogen, ze dragen ook bij aan een hogere kwantiteit en kwaliteit van de zaden! Kruisbestuiving van bonenplanten door bijen had echter geen invloed op de bonenplanten.

De grootste conclusie? In ieder geval lijkt het er dus op dat met het oog op het milieu en ook op de portemonnee, het gunstiger is voor boeren om de bacterie Rhizobium en de schimmel Mycorrhiza toe te voegen aan hun bodem dan kunstmest te strooien.

Conclusie

Ondanks dat uit mijn experimenten blijkt dat de bacterie Rhizobacteria en de schimmel Mycorrhiza een positief effect hebben op bonenplanten, zou ik nog even wachten voordat je je moestuin rijkelijk bestrooit met deze micro-organismen. Mijn onderzoek vond namellijk plaats in een zeer steriele en gecontroleerde omgeving. In ‘de echte wereld’ spelen natuurlijk nog veel meer factoren een rol. Zo kan de aanwezigheid van andere micro-organismen in de bodem de werkzaamheid van de bacterie Rhizobium en de schimmel Mycorrhiza beïnvloeden. Verder onderzoek moet uitwijzen of de bacterie Rhizobium en de schimmel Mycorrhiza ook in de praktijk kunnen bijdragen aan het milieuvriendelijk verhogen van de oogst van bonen. Het lijkt in ieder geval het proberen waard!

Oh en trouwens, die tuin van ons blijkt te bestaan uit een plaat van beton. Dus of ik nu wel of geen groene vingers heb, dat blijft de vraag onder mijn huisgenoten. Hoe dan ook is de kans klein dat ik mijn taak als tuinman ga verprutsen. Ikzelf ga nu eerst een onderzoeksvoorstel schrijven voor mijn volgende onderzoeksproject, dus voorlopig maak ik gebruik van mijn type-vingers, in plaats van mijn groene vingers.