Planters kommunikation med bakterier er afgørende for sundt mikrobiom og bæredygtig plantevækst

I det nye studie opdagede forskerne, at når bælgplanter har brug for kvælstof, sender de specifikke molekyler ud fra rødderne, som genkendes af de symbiotiske bakterier. Disse bakterier producerer derefter en såkaldt Nod-faktor, som planten genkender. Når denne gensidige kommunikation er etableret, ændrer planten de molekyler, den udskiller fra rødderne, hvilket påvirker, hvilke bakterier der kan trives nær rødderne.

Bælgplanter har et særligt forhold til visse bakterier i jorden, som hjælper med at omdanne luftens kvælstof til en form, planterne kan bruge til vækst. Afhængigt af mængden af tilgængeligt kvælstof kan bælgplanter være i forskellige tilstande: de kan mangle kvælstof, samarbejde med bakterierne eller bruge kvælstof fra andre kilder som nitrat.

Denne symbiose med kvælstoffikserende bakterier har tidligere vist sig at påvirke de øvrige mikroorganismer, der lever omkring plantens rødder. Men det har været uklart, hvordan dette påvirker andre mikrober, og om det afhænger af, hvor meget kvælstof planten har.

Resultaterne viste, at mikrobiomen omkring rødderne varierer afhængigt af plantens kvælstofstatus og kan anvendes til at forudsige plantens fysiologiske tilstand. Desuden spiller udveksling af signaler mellem bælgplante og dens symbiont en afgørende rolle i reguleringen af de molekyler, der udskilles fra rødderne, hvilket påvirker sammensætningen af det symbiotiske mikrobiom omkring rødderne.

De nye resultater kaster værdifuldt lys over komplekse dynamikker mellem kvælstofnæring, signalering og sammensætning af mikrobiomet ved rødderne. De fremhæver vigtigheden af symbiose og korrekt kvælstofnæring for at regulere interaktionen mellem planter og bakterier, og peger på potentielle anvendelser inden for landbrug og fremme af bæredygtig vækst.

Dette er et klart eksempel på tværfaglig forskning, hvor ekspertise inden for kemi fra Marianne Glasius til analyse af rodudskillelser, matematik fra Rasmus Waagepetersen til udvikling af forudsigende modeller, og plantegenetik samt mikrobiom fra Simona Radutoiu, gjorde det muligt at udføre komplekse studier af bakteriesamfund associeret med rødderne. Ved at integrere disse forskellige discipliner kunne forskerne besvare centrale spørgsmål om, hvordan kvælstofnæring og symbiose påvirker interaktionen mellem planter og bakterier, hvilket bidrager til værdifuld indsigt i bæredygtigt landbrug.