Het belang van bacterievirussen voor gezondheid van planten

Kort & bondig

Ook bacteriën kunnen een virusje oplopen. Zulke bacterie-virussen spelen een belangrijk rol. Ze kunnen bijvoorbeeld bepaalde bacteriesoorten doden, waardoor er veel voedingsstoffen vrijkomen, of ze kunnen DNA overhevelen van de ene cel naar de andere. Bacterievirussen (ook wel bacteriofagen of fagen genoemd) kunnen een belangrijk rol spelen bij het in stand houden van een gezonde bacteriesamenstelling in onze darmen, of in zeewater. Maar welke rol ze spelen in de bodem is nog onduidelijk. In een overzichtsartikel betoogt RUG-hoogleraar Microbiële Ecologie Joana Falcao Salles dat ze zeer waarschijnlijk belangrijk zijn voor de gezondheid van planten. Planten hebben rond hun wortels namelijk bacteriën nodig die ze kunnen voorzien van onder meer voedingsstoffen. Virussen zullen invloed hebben op de bacteriën die er rond de wortels leven. Daarom zijn ze belangrijk voor de planten.

We weten hoe belangrijk bacteriën en schimmels zijn voor planten. In de oceanen of in onze eigen darmen zijn ook bacteriofagen (virussen die bacteriën infecteren) van belang, omdat ze bepalen welke bacteriën er aanwezig zijn. Maar de rol van die virussen op bacteriën rond plantenwortels is nauwelijks onderzocht. ‘Ik kan niet geloven dat ze niet belangrijk zijn’, zegt Joana Falcao Salles, hoogleraar Microbiële Ecologie aan de RUG. Zij is de hoofdauteur van een overzichtsartikel in het tijdschrift Trends in Microbiology, waarin uiteengezet wordt dat er meer onderzoek nodig is naar de rol van bacteriofagen bij de gezondheid van planten.

Bacteriën spelen in veel ecosystemen een belangrijke rol. De mogelijkheid om op grote schaal micro-organismen te identificeren via hun DNA heeft dat de afgelopen tien jaar duidelijk gemaakt. Maar bacteriën hebben zelf te maken met virusinfecties door bacteriofagen (letterlijk: bacterie-eters). Deze fagen kunnen bacteriën laten openbarsten, waardoor voedingsstoffen vrijkomen. Ze kunnen ook in een cel blijven leven en de functie ervan veranderen. Ten slotte kunnen bacteriofagen zorgen voor de overdracht van DNA tussen bacteriecellen. Het is bekend dat ze op die manier cellen nieuwe functies hebben via zogeheten horizontale gen-overdracht.

Rhizosfeer

‘We weten dat bodembacteriën belangrijk zijn voor planten’, vertelt Salles. De bodem is een soort voedselarme woestijn, omdat de meest voedingsstoffen aanwezig zijn in complexe vormen die nauwelijks bruikbaar zijn voor micro-organismen. Maar in een gebiedje van een paar millimeter rond de wortels stimuleren planten de groei van bacteriën. Ze geven de bacteriën bruikbare koolstof en de bacteriën leveren de plant op hun beurt voedingsstoffen. ‘Op die manier ontstaat een soort oase, de rhizosfeer’, legt Salles uit.

Salles schreef het overzichtsartikel samen met voormalig RUG-promovendus Akbar Adjie Pratama (die inmiddels als postdoc werkt aan Ohio State University, VS), masterstudent Jurre Terpstra (wiens bachelor thesis de aanzet gaf tot het artikel) en ‘visiting scientist’ Andre Luiz Martinez de Oliveria van de Universidade Estadual de Londrina, Brazilië. In het overzichtsartikel beschrijft zij welke rol bacterievirussen spelen bij het regelen en aanpassen van de soorten micro-organismen in zeewater en in de darm. ‘Als virussen in deze systemen belangrijk zijn, waarom dan niet in de rhizosfeer?’ vraag zij zich af. Toch is dat de conclusie van een artikel dat vrij recent verscheen. ‘De wetenschappers hadden de aantallen virusdeeltjes in de bodem geteld, en ze vonden er heel weinig. Maar bacterievirussen kunnen ook een effect hebben wanneer ze in de cellen leven’, legt Salles uit.

Droogte

Technische problemen kunnen dit soort onderzoeken ook beïnvloeden, vervolgt zij: ‘We hebben technologie om virussen op te sporen in zeewater of in onze darmen. Maar om ze in de bodem te vinden is nog steeds een grote uitdaging.’ Het is relatief eenvoudig om virussen uit water te filteren, maar om ze uit modder te isoleren is heel lastig. Salles vermoedt dat de rol van bacteriofagen hierdoor over het hoofd is gezien. ‘Er zijn maar een paar instituten in de wereld die fagen in de bodem bestuderen.’

Haar eigen onderzoeksinstituut, het Groningen Institute for Evolutionary Life Sciences (GELIFES), heeft pas onlangs een viroloog aangesteld. Salles en haar team gaan nu op zoek naar bewijs voor het belang van bacteriofagen voor planten. ‘Ze zouden bijvoorbeeld de groei kunnen bevorderen van micro-organismen die planten tijdens droogte beschermen.’ In een ander project wil Salles het effect onderzoeken van virussen op het aardappel-microbioom (het totaal van de bacteriesoorten die rond de wortels leven). Dat gaat ze doen in een groot aantal verschillende aardappelrassen.

Onderschatten

‘Micro-organismen werden ooit onbelangrijk gevonden’, zegt Salles. ‘Totdat nieuwe technologie het tegendeel liet zien. Nu het veel eenvoudiger is geworden om het erfelijk materiaal van virussen te analyseren, en ik kan mij niet voorstellen dat ze niet belangrijk zijn. Bacteriofagen zijn een ondergeschoven kindje, en ik ben ervan overtuigd dat we hun belang onderschatten.’

Referentie: Akbar Adjie Pratama, Jurre Terpstra, Andre Luiz Martinez de Oliveria, Joana Falcão Salles: The Role of Rhizosphere Bacteriophages in Plant Health. Trends in Microbiology, online sinds 13 mei 2020