Seed microbiome engineering: oh no…. niet opnieuw dezelfde piste!

Twintig jaar geleden, in 2003, werd het compleet menselijk genoom in kaart gebracht. We hadden nu de hele kaart. Je genen, die bepaalden alles. Dat was toen echt wel hoe we er over dachten. Daarom leek het zaak om zo snel mogelijk het genoom van allerlei organismen in kaart te brengen zodat we gewoon konden aflezen hoe ze in elkaar steken en in het geval van landbouwgewassen en -dieren ze eventueel wat bij programmeren om ons nog beter te dienen d.m.v. genetische manipulatie. De zeitgeist beïnvloedde ons denken.
Een paar decennia en tal van onderzoeken later weten we dat alles nog een heel stuk ingewikkelder is dan we toen dachten. Afhankelijk van de omstandigheden waarin we ons bevinden en de micro-organismen waarmee wij of planten samenleven kunnen er genen, stukjes informatie, aan of af gezet worden door de plant zelf of door micro-organismen. De zogenaamde epigenetica.

Quote over micro-organismen: Its genes presumably complement those encoded in plant chromosomes and hence plant traits and evolution are determined by both plant and microbial genomes (Bron 6)

Onderzoek naar het microbioom van zaden staat nog in zijn pre-kinderschoenenfase. Toch doen we alweer aan oversimplificatie. Het eerste wat in ons opkomt is het toepassen van hetzelfde recept. Het idee dat we heel eenvoudig het microbioom kunnen gaan bijsturen. Een beetje tweaken links en rechts door bijvoorbeeld één bepaalde bacteriesoort te gaan toevoegen. In heel wat onderzoeken vandaag gaat het over de bacterie Paraburkholderia phytofirmans. Als die aanwezig is gebeuren er wonderen. Superfoods, superbacteriën, supermycorhiza. Zelf ben ik kritisch over dergelijke onderzoeken en praktijken. We herhalen steeds dezelfde werkwijzen en onderzoeksvoering. Denk bijvoorbeeld aan het enten van cultuurgewassen met mycorrhizae. Daar weten we ondertussen al van dat vooral makkelijke vermeerderbare generalistische schimmels gebruikt worden in dergelijke wonderpoedertjes. Een groot stuk van de micro-organismen kunnen we vandaag nog niet vermeerderen in labo ’s of in leven houden buiten hun gastheer en zal je niet aantreffen in de handel. De selectie van micro-organismen die toegevoegd worden, wordt dus niet enkel bepaald door hun effectiviteit maar vooral ook hoe breed inzetbaar ze zijn.
Wat nog niet ontdekt is, dat weten we vandaag niet. Evengoed kan het zijn dat een micro-organisme dat in lage concentraties aanwezig is de plant niet rechtstreeks beïnvloedt maar wel via een omweggetje… Pas op met oversimplificatie en reductie van diversiteit tot een handvol (vaak exotische) soorten waarvan we toevallig het bestaan en eventueel een deel van de ecologische functie kennen.

Based on the work on 15 crops and two model plant species by Johnston-Monje et al. (2021), 38 bacterial and fungal genera made up the core seed microbiome of different plant species. (….) The bulk of seed microbiota, however, is part of the variable fraction that is influenced by abiotic and biotic seed environments. Despite having a lower prevalence, these species must not be overlooked because they are well-suited to seed habitats locally and serve as a valuable diversity reservoir (Bron 4).

Je kent ons als grote voorstanders van regeneratieve landbouw en tuinieren. Ik vertaal het regeneratieve verhaal soms heel kort door de bocht als “planten die hun eigen plan kunnen trekken”. Dus met een minimale inzet van wonderpoedertjes. Zaden enten met een preparaat of compostthee kan misschien helpen om sneller tot een werkend en weerbaar microbioom te komen. Ik zeg misschien, want stel dat je zaden gaat enten met een microbioom van een veld dat perfect in orde is en daarna plant of zaai je in een bodem waarvan de basis niet in orde is, verdicht, amper organische stof en andere euvels. Dan is de kans groot dat de micro-organismen gewoon niet geschikt zijn om hun taak uit te voeren. Wat geen werk heeft verdwijnt, past niet in de niche. Als je gaat enten, dan moet je eerst zorgen dat de basis in orde is en daarna volgt de finetuning.
Wees de begeleider met de zachte hand die bouwt aan diversiteit, niet de verlichte despoot die denkt dat de kennis die we vandaag hebben allesomvattend is. Want wetenschap, dat steunt op voortschrijdend inzicht. Dat wordt wel eens vergeten.

Bronnen:
Bron 4: Aadil Farooq War, Iqra Bashir, Zafar A. Reshi, Paul Kardol, Irfan Rashid, Insights into the seed microbiome and its ecological significance in plant life, Microbiological Research, Volume 269, 2023

Bron 6: Mitter et al., A New Approach to Modify Plant Microbiomes and Traits by Introducing Beneficial Bacteria at Flowering into Progeny Seeds, Frontiers in microbiology, Volume 8, 2017