Microben maken bomen klimaatbestendiger

Een zaailing van een linde uit het microbioomexperiment. Foto: Isabelle George

Droogte- en koudestress verandert het bodem-microbioom rond bomen en kan hun weerstand tegen klimaatverandering versterken.

Bodemmicroben spelen een rol in de verlichting van klimaatstress van bomen en hun overleving is te verbeteren door het bodemmicrobioom ter plekke eerdere ervaringen op te laten doen met droogtestress of overmatige hitte of koude. Dit blijkt uit een driejarige veldproef met meerdere boomsoorten op zes locaties in de Amerikaanse staten Wisconsin en Illinois, aangevuld met kasexperimenten met zaailingen (Science, 26 mei). Het onderzoek van plantonderzoekers laat ook zien dat geïnoculeerde microben, waaronder nuttige mycorrhizaschimmels, drie jaar na aanplant in het veld nog steeds detecteerbaar zijn in boomwortels. Dit suggereert dat bodemtransplantaties of beheer van bodemmicrobiota een waardevolle strategie kan zijn om de weerbaarheid van bossen tegen klimaatverandering te vergroten.

De veldproef in het zuidelijke deel bij Monticello in Illinois. Foto: Cassandra Allsup

Klimaatverandering dwingt vele soorten te gaan leven buiten het verspreidingsgebied waarvoor ze nu milieutoleranties beschikken. Als ze falen te acclimatiseren, zich aan te passen of te migreren rest immers alleen uitsterven. Voor langlevende vastzittende plantensoorten zoals bomen, bestaat de vrees dat deze processen niet snel genoeg plaatsvinden om het tempo van klimaatverandering bij te houden. Een mogelijke ontsnappingsroute bieden de relaties die veel planten aangaan met microben en schimmels in de bodem en waarvan bekend is dat ze de tolerantie voor omgevingsstress kunnen versterken. Om die rol van bodemmicrobiomen te evalueren namen de biologen monsters op twaalf locaties met vergelijkbare boomopstanden langs natuurlijke gradiënten van temperatuur en neerslag. Een deel van de zaailingen werd hierbij geïnoculeerd met microbiota van koudere (noordelijker) of juist warmere (zuidelijker) plaatsen. Zowel in het veld als onder gecontroleerde kasexperimenten is de invloed getest die de bodemmicrobiota hebben op het doorstaan van omgevingsstress.

Drie paddenstoelen in het betrokken gebied die mycorrhiza's vormen met bomen, van links naar rechts: de rode boleet (Xerocomellus rubellus), de Amerikaanse vliegenzwam (Amanita flavoconia) en de geschubde boleet (Strobilomyces strobilaceus). Foto's: Cassandra Allsup

Uit de experimenten blijkt dat bodemmicrobiota die ervaring hebben opgedaan met klimaatstress beter in staat zijn om onder die specifieke omstandigheden het overleven van bomen te bevorderen. Zo zijn microbiota uit drogere omgevingen beter in staat om droogtetolerantie van jonge boompjes te verbeteren. Een effect dat nog minstens drie jaar blijft bestaan. De verkregen droogtetoleratie is geassocieerd met een grotere diversiteit aan arbusculiare mycorrhizaschimmels, die symbiotische relaties aangaan met boomwortels, terwijl koudetolerantie juist verbonden is met een lagere schimmelrijkdom.

‘De vervolgvraag is hoe stress de microbiota van de rhizosfeer aanzet om specifieke stressreactie in de gastheerplanten te verbeteren’, stelt de niet-direct betrokken ecoloog Michelle Afkhami van de University of Miami in een begeleidend perspective. ‘De bevindingen dat microbiomen met stresservaring klimaatstress kunnen verlichten, wekt in ieder geval hoop op veerkracht van ecosystemen.’