Maandenlang zocht plantenmicrobioloog Jelle Spooren in de bodem naar de verklaring voor een raadselachtig effect: zandraketten die groeien op bodem waar eerder zieke soortgenoten stonden, zijn beter beschermd tegen dezelfde ziekteverwekker. Het vermoeden: micro-organismen in de bodem geven die bescherming door. Maar toen Spooren de bacteriesamenstelling rond wortels vergeleek, zag hij vooral subtiele verschuivingen in een wirwar van miljoenen microben. ‘Ik was al een jaar in die bodem aan het kijken en vond altijd wel wat’, zegt Spooren. ‘Maar het was heel moeilijk de vinger erop te leggen.’

De doorbraak kwam pas toen hij samen met collega Pim Goossens niet naar de wortels keek, maar naar de bladeren. Eerst zagen ze dat infectie met valse meeldauw, een ziekteverwekker van onder meer sla, spinazie en komkommer, het bladmicrobioom van zandraketten spectaculair veranderde. Steeds dezelfde bacteriën hoopten zich massaal op. Daarna bleek dat diezelfde bacteriën ook opdoken op planten die groeiden in bodem waar eerder zieke soortgenoten hadden gestaan. Ondanks dat ze via de bodem worden doorgegeven, domineren ze ook daar het bladmicrobioom. ‘Dat betekent dat we misschien veel informatie missen als we alleen maar naar de bodem kijken’, zegt Spooren, ‘terwijl we de bladeren in dit soort onderzoeken vaak overslaan.’

Voor zijn proefschrift over ziektewerende microbiomen bij planten won Spooren op 12 juni de Hugo de Vriesprijs, een initiatief van de Koninklijke Nederlandse Botanische Vereniging en het Hugo de Vriesfonds voor het beste botanische proefschrift van het voorgaande jaar. Spooren promoveerde op 8 januari 2025 aan de Universiteit Utrecht.

Bodemgebonden erfenis
Centraal in zijn onderzoek stond wat Spooren een bodemgebonden erfenis noemt. ‘Zieke planten laten door veranderingen in die bodem een soort erfenis achter voor een volgende generatie planten die op diezelfde bodem groeit.’ Om dat te testen werkte hij met natuurlijke bodem uit natuurgebied Reijerscamp, waar zandraket ook in het wild voorkomt. In het lab liet hij daarop eerst gezonde of zieke planten groeien, waarna hij op dezelfde bodem een nieuwe generatie zaaide. ‘De bacteriën voegen we niet toe’, zegt hij. ‘Die zitten gewoon in natuurlijke bodem.’

Een deel van die erfenis blijkt samen te hangen met verbindingen die zieke planten via hun wortels uitscheiden, waaronder cumarines: secundaire metabolieten met antimicrobiële eigenschappen. ‘Planten pompen een enorm deel van de koolstof die ze met fotosynthese vastleggen via hun wortels de bodem in’, zegt Spooren. ‘Daarmee gaan ze interacties aan met micro-organismen.’ Zulke wortelstoffen zijn niet alleen voeding, maar kunnen ook selecteren: sommige microben worden geremd, andere houden beter stand. Door die chemische cocktail te veranderen, beïnvloeden zieke planten hun microbioom.

Liften naar boven
Hoe de ziektewerende bladbewoners precies via de bodem terugkeren op een nieuwe plant, is nog niet helemaal opgehelderd. Spooren vermoedt dat ze in lage aantallen in de bodem overleven en al vroeg de jonge scheut koloniseren. ‘Ze kunnen overleven in de bodem, maar lijken gespecialiseerd in de bovengrondse delen’, zegt hij. ‘Als ze als eerste ter plaatse zijn, liften ze als het ware mee naar boven.’

De toepassing ligt niet in het bewust ziek maken van gewassen. ‘Als je bij een boer aankomt en zegt: je moet vijf keer zieke planten hebben en daarna wordt je bodem beter, is dat natuurlijk een moeilijke boodschap.’ Toch ziet Spooren landbouwkundige kansen, bijvoorbeeld door planten te veredelen die hun microbioom beter benutten. Inmiddels werkt hij aan de Zwitserse universiteit ETH Zürich verder aan micro-organismen op bladeren. ‘Mijn werk is wat fundamenteler geworden’, zegt hij. ‘Maar ik geloof er heel erg in dat die kennis kan bijdragen aan strategieën om planten duurzamer te beschermen.’