I jorden findes et væld af bakterier, svampe og nematoder. Nematoderne lever enten frit eller i tæt forbindelse med planternes rødder. Mange nematode-arter er planteparasitiske og forårsager store udbyttetab hvert år.

”Mikrobiomet er en fælles betegnelse for hele samfundet af mikroorganismer i et givet miljø. Og mikrobiomet kan være med til enten at fremme eller forhindre infektioner med nematoder eller andre skadedyr,” fortæller professor Mogens Nicolaisen fra Institut for Agroøkologi ved Aarhus Universitet.

Planter bruger mikrobiom til beskyttelse

Planterne er med andre ord afhængige af mikrobiomets sammensætning, og måske netop derfor har de en evne til at udskille forskellige kemiske stoffer, der påvirker mikrobiomet på måder, som er gavnlige for planten selv.

”Vi har undersøgt, hvordan enten manglen på eller en overproduktion af bestemte kemiske stoffer fra planterne kan påvirke sammensætningen af mikrobiomet i plantens rødder. Overordnet set antager vi nemlig, at planterne tiltrækker gavnlige mikroorganismer og forsøger at holde de skadelige væk blandt andet ved hjælp af specifikke kemiske stoffer,” siger Mogens Nicolaisen.

Flavonoiderne er en gruppe af de stoffer som planter udskiller og som er vist at kunne påvirke mikrobiomet omkring planterne. Derfor har forskere for Institut for Agroøkologi studeret denne gruppe stoffer.

Sorterer i mikroorganismer

Planten kan således påvirke sine tilknyttede mikroorganismer ved hjælp af flavonoider, men hvad sker der, hvis planten udskiller mere eller mindre af stoffet? Hvordan påvirker det de planteparasitiske nematoder omkring plantens rødder? Og hvilken effekt er der på plantens mikrobiom?

Det er blot nogle af de spørgsmål forskerne har arbejdet med.

”Vi har arbejdet med muterede planter. Det vil sige planter, der enten udskiller meget store eller meget lave mængder flavonoider. Og vi kunne se, at der er forskel på, hvordan flavonoiderne påvirkede det samlede mikrobiom, ligesom vi kunne se, at der i nogle af de muterede planter var en anderledes sammensætning af nematoder, og at det især var nematoder, der er parasitter på rødderne, der reagerede. Det viser os, at plantens modtagelighed for angreb af parasitiske nematoder ændrer sig, når der sker ændringer i plantens udskillelse af flavonoider,” fortæller seniorforsker Mette Vestergård Madsen fra Institut for Agroøkologi.

Flavonoider påvirker ikke nematoder direkte

Ifølge forskerne blev nematoderne ikke påvirket synderligt, når planten producerer store mængder flavonoider, til gengæld var der en effekt, når planterne producerede mindre mængder flavonoider.

”Det var overraskende, at nematoderne ikke reagerede på det høje flavonoidniveau, så vi besluttede at se nærmere på hele mikrobiomet fra de forskellige muterede planter. Det vil sige, at vi overførte mikrobiomet fra de forskellige mutanter til nye planter og inficerede planterne med en parasitisk nematodeart kaldet Meloidogyne incognita. Og til vores overraskelse kunne vi se, at det mikrobiom, der stammede fra mutanten med overproduktion af flavonoider, som ellers ikke havde vist væsentlig effekt på det samlede nematodesamfund, gav en voldsom forøgelse af Meloidogyne incognita i de nye planter. Så et eller andet i mikrobiomets sammensætning fordrer en kraftig infektion af M. incognita” fortæller Mette Vestergård Madsen.

Med andre ord må overproduktionen af flavonoider have påvirket enkelte arter i mikrobiomet, der er involveret i at beskytte planten mod den planteparasitiske nematoder.

”Flavonoider har altså ikke nogen særlig stor direkte effekt på det samlede nematodesamfund, og heller ikke på M. incognita, som vi har arbejdet med i de her forsøg. Det er i stedet selve sammensætningen af mikrobiomet, der har en effekt,” siger Mogens Nicolaisen. Derfor kigger man i et andet forsøg specifikt på, hvilke mikroorganismer, der er vigtige for at regulere angreb af M. incognita.

Bakterier tiltrækker nematoder

Et nærmere kig på de forskellige nematodearter og forskellige bakterier viser nemlig, hvordan de påvirker hinanden enten positivt eller negativt.

”Vi kan se, at der er nogle bakterier og svampe, som er påvirket af flavonoid-koncentrationen. Når vi skal finde arter af bakterier og svampe, der påvirker M. incognita, er de mulige kandidater,” forklarer Mette Vestergård Madsen.

Forskerne mener, at planterne regulerer mikrobiomet via udskillelse af flavonoider. Der er tale om en meget fin balance, da for meget flavonoid, som tilfældet var med en af de muterede planter, vil forringe mikrobiomets evne til at begrænse infektion af bestemte nematoder. Modsat har det vist sig, at mikrobiomer fra planter, der enten udskiller lidt eller slet intet flavonoid, er væsentlig bedre til at hindre infektion.

”Vi kan bruge de her resultater i vores forskning fremadrettet, hvor vi gerne undersøge planter, der udskiller forskellige mænger flavonoider, ligesom der findes forskellige typer af flavonoider, som vi også gerne vil undersøge nærmere. I sidste ende vil vi jo gerne kunne skabe eller finde planter med præcis den rette udskillelse af flavonoider, så de er mindst sårbare over for infektioner fra blandt andet nematoder,” fortæller Mogens Nicolaisen og fortsætter: ”Samtidig er vi interesserede i at bestemme de specifikke mikroorganismer, som er i stand til at påvirke infektionen med M. incognita.”