Vraag: kunnen planten zich voorbereiden op droogte?

Nu de inmiddels jaarlijks terugkerende droogte in Nederland haast een voldongen feit is, rijst de vraag: kunnen planten zich hiertegen wapenen?

Na de extreme droogte van 2018 en de net iets minder extreme droogte van 2019, stemde de afgelopen kletsnatte winter even hoopvol. Toch lijkt Nederland in 2020 van de regen in de drup te vallen; vooralsnog volgen de neerslagtekortgrafieken van het KNMI de stijgende lijn van recordjaar 1976. Slecht nieuws dus voor het plant- en bodemleven. Of kunnen planten zich hieraan tot op zekere hoogte aanpassen of zich hierop voorbereiden, nu droogte eerder regel dan uitzondering lijkt te worden?

Bodemleven
De gevolgen van droogte gaan in ieder geval verder dan een geel en verdord gazonnetje in de achtertuin; ook het bodemleven lijdt eronder. ‘Normaal gesproken pompen planten een flink deel van hun voedingsstoffen de bodem in via hun wortels’, weet Franciska de Vries, hoogleraar earth surface science aan de Universiteit van Amsterdam, waar ze al jaren het aanpassingsvermogen van ecosystemen op droogte onderzoekt. ‘Dit zogeheten wortelexudaat is een cocktail van koolstof, eiwitten, aminozuren en suikers, en beïnvloedt direct de activiteit van de micro-organismen rondom de wortels. Maar dit proces stopt zodra plantengroei stagneert door droogte.’ Vroeger dacht men dat wortelexudatie een passief proces was, maar uit onderzoek van De Vries blijkt dat planten hiermee ook actief de hulp van bacteriën en schimmels kunnen inschakelen (New Phytologist, juli 2019). De Vries: ‘Veldzuring en het gras gestreepte witbol geven na een periode van droogte weliswaar minder wortelvocht af, maar de kwaliteit ervan gaat wel omhoog. Het geeft de micro-organismen een extra grote boost, met als gevolg een snellere cyclus van nutriënten in de bodem. Zo helpen plant en bodemleven elkaar in tijden van nood, waardoor planten sneller herstellen.’

‘Een groot deel van de bacteriën zal letterlijk ontploffen’

Slagveld
Die verbeterde samenwerking komt dus pas op gang wanneer het na een periode van droogte weer gaat regenen. Dan worden planten en micro-organismen pas echt op de proef gesteld. ‘Een slagveld’, noemt De Vries de bodem op zo’n moment. ‘Een groot deel van de bacteriën zal letterlijk ontploffen doordat de cellen plotsklaps een gigantisch osmotisch potentiaal te verwerken krijgen.’ De micro-organismen die het wel overleven gaan al dat dode materiaal vervolgens afbreken. Planten kunnen de grote hoeveelheid stikstof en andere voedingsstoffen die vrij komen nauwelijks aan, en een groot deel verdampt als CO₂. De samenwerking tussen plant en wortelmicrobioom helpt de balans in de bodem sneller herstellen.

Generaties
Nu de hamvraag: kunnen planten zich via het wortelexudaat beter voorbereiden op terugkerende droogte? De Vries: ‘Ik vermoed dat planten die in het verleden met droogte te maken hebben gehad, de keer daarop exudaten produceren die de micro-organismen nóg beter stimuleren. De kwaliteit van het wortelvocht zou dan echt op lange termijn verbeteren. We gaan nu in een vijfjarig EU-project ook onderzoeken of dit soort effecten doorwerken in meerdere generaties en welk effect dit heeft op hele plantengemeenschappen.’

Extrapoleren
Aangezien veldzuring en gestreepte witbol zeer algemene maar ook verschillende soorten zijn, denkt De Vries dat de gevonden effecten te extrapoleren zijn. Mocht dat het geval zijn, dan ziet ze ook mogelijkheden om gewassen resistenter te maken tegen droogte, een gedachtegang die ze afgelopen 17 april in een Science-review verkent. ‘Naast goed bodembeheer kunnen we in de toekomst wellicht ook de productie van kwalitatief hoogwaardig wortelexudaat stimuleren. Maar dan moet het mechanisme natuurlijk niet allang via veredeling uit onze gewassen zijn verdwenen.’

Dwarse vragen van leerlingen? Mail uw vragen naar redactie@bionieuws.nl.