Naar de content

Plant doorstaat droogte dankzij azijn

Wikimedia Commons, Sherbaz jamaldini via CC BY-SA 4.0

Veel planten kunnen slecht tegen droogte. Wetenschappers van het Japanse RIKEN-instituut ontdekten dat een behandeling met azijnzuur helpt om de droogte te doorstaan. Is dit een simpele en goedkope oplossing voor landbouw in droge gebieden?

In veel droge gebieden op aarde is landbouw heel lastig of zelfs onmogelijk. Boeren proberen door middel van slim kweken nieuwe gewassen te creëren die beter zijn opgewassen tegen de droogte. Wetenschappers proberen zelfs veranderingen aan te brengen in het DNA van planten zodat ze minder gevoelig zijn voor droogte. Een alternatief, waar eigenlijk weinig onderzoek naar wordt gedaan, is het manipuleren van de omgeving waarin de planten groeien.

De biologen Jong-Myong Kim en Motoaki Seki van het Japanse RIKEN-instituut hebben zo’n alternatief gevonden. Door planten in droge omstandigheden te behandelen met azijnzuur kunnen ze veel beter groeien.

Landbouw is een efficiënt systeem. Als er iets verandert, merkt een boer dat direct. Het is dus verstandig ook rekening te houden met eventuele negatieve effecten van een ingreep.

 Wikimedia Commons, Charele via CC BY-SA 4.0

Een nieuwe signaalroute

Het onderzoek van Kim en Seki ontstond dankzij de ontdekking van een nieuwe mutant van de zandraket, een plant die zowel in Azië als Europa voorkomt. De mutant kan extreem goed tegen droogte, maar niemand begreep tot nu toe waarom. De biologen besloten dat uit te zoeken. Zij ontdekten een verandering in het gen dat codeert voor het enzym HDA6. Mutanten van de zandraket produceren meer HDA6 dan gewone planten.

HDA6 werkt als een schakelaar. In normale omstandigheden gebruiken planten water en lichtenergie om koolstofdioxide om te zetten in suikers en zuurstof. In tijden van droogte loopt deze signaalroute niet goed en gaat de plant over op de productie van azijnzuur. Hoe hoger de productie van HDA6, hoe sneller een plant omschakelt naar de azijnzuurroute.

Twee weken geen water

Door planten van buitenaf te behandelen met azijnzuur bootsten Kim en Seki deze nieuwe signaalroute na. Zij behandelden jonge zandraket plantjes negen dagen lang met alleen water of een oplossing met bijvoorbeeld melkzuur, azijnzuur of citroenzuur. Na de behandeling kregen de planten twee weken lang geen water. In de azijnzuurgroep overleefde zeventig procent van de plantjes de droge periode. In de andere groepen gingen bijna alle plantjes dood.

De azijnzuurroute speelt een rol in heel veel verschillende soorten planten. Kim en Seki herhaalden hun experiment daarom met rijst-, tarwe- en maïsplanten. Ook die planten groeien in droge omstandigheden beter na behandeling met azijnzuur.

Het effect van verschillende zuren na twee weken droogte. Van links naar rechts zijn de planten behandeld met water, waterstofchloride, mierenzuur, azijnzuur, boterzuur, melkzuur en citroenzuur. Alleen de plantjes die behandeld waren met azijnzuur overleefden de droogte.

 RIKEN

Onverwachte effecten

De biologen hopen dat hun ontdekking een belangrijke rol kan spelen bij het bevorderen van de landbouw in droge gebieden. Ivo Rieu, plantfysioloog aan de Radboud universiteit, twijfelt hieraan. “Dit is heel mooi fundamenteel onderzoek en dat is absoluut nodig”, zegt hij. “Maar ik zie boeren op korte termijn nog niet met azijnzuur over het land gaan.”

“Het moet heel duidelijk zijn dat een ingreep geen negatieve effecten heeft. De landbouw is een enorm efficiënt systeem, dus de boer merkt het direct in de opbrengst als er iets misgaat”, gaat Rieu verder. In het geval van azijnzuur luistert de concentratie heel nauw. In hoge concentraties wordt azijnzuur ook gebruikt als onkruidverdelger. “Bij een beetje azijnzuur lijken planten het beter te doen, maar bij te veel azijnzuur gaan de planten alsnog dood. Dat zie je ook terug in het Japanse onderzoek. De juiste concentratie is in het laboratorium wel te bepalen, maar in de praktijk heel moeilijk te controleren.”

Een natuurlijke omgeving is dan ook veel complexer dan het laboratorium. In de natuur beïnvloeden verschillende factoren elkaar. Rieu deed zelf onderzoek naar de interactie tussen droogte en de mate waarin planten gegeten worden door insecten. “Dan zie je dat droge planten minder worden gegeten”, vertelt hij. “De verdediging tegen droogte heeft dus ook invloed op insecten. Dat soort onverwachte effecten zijn vaak moeilijk te voorspellen.”

Bron:

Jong-Myong Kim e.a. Acetate-mediated novel survival strategy against drought in plants Nature Plants, 26 juni 2017 (online), doi:10.1038/nplants.2017.97

ReactiesReageer