Understanding the physiological response of crops to chitin in the growing medium: a metabolomics approach (CHITINMETABOLOMICS)

Welke fysiologische processen vinden er precies binnenin de plant plaats wanneer er chitine wordt toegevoegd aan hun groeisubstraat? Dat willen de onderzoekers te weten komen via een metabolomics benadering met behulp van vloeistofchromatografie-hoge resolutie massaspectrometrie (LC-HRMS). 
Een metabolische aanpak, één van de nieuwere takken binnen de “omics”, maakt het mogelijk om met metabolieten die een bepaald fenotype weergeven, bijkomende informatie te verkrijgen, additioneel aan de informatie bekomen via DNA (“genomic”), RNA (“transcricptomic”) of eiwitten (“proteomic”). Het voordeel is dat metabolieten de dichtste link zijn tot het fenotype. De metabolomics aanpak is de ideale laag om de chemische verandering te begrijpen tijdens de ontwikkeling, groei en stress van een plant.   

Chitine is het tweede meest voorkomende polysacharide op de aarde. De stof wordt onder meer uit restromen van de visindustrie gehaald, meer bepaald uit de schalen van krabben en garnalen. Vorige serreproeven bij ILVO toonden dat chitine toevoegen aan een bodemsubstraat een opmerkelijk betere groei en minder ziektesymptomen opleverde voor de planten. Chitine lijkt daarmee een beloftevol alternatief voor minerale meststoffen en chemische gewasbeschermingsproducten. De fundamentele verklaring voor de vastgestelde gunstige effecten is er tot nu toe nog niet. 

We bestuderen het effect van chitine als groeistimulator.  We onderzoeken ook de respons van de plant op chitine aan haar voeten, na kolonisatie door pathogenen (biotische stress). Bij sla gebruiken we de zoönose Salmonella enterica, bij aardbei de plantpathogene schimmel Botrytis cinerea. Naast het ontwikkelen en optimaliseren van protocollen voor plantenproeven in de serre, focust het project zich vooral op de instrumentele analyse van een niet-gerichte metabolomics aanpak met behulp van UHPLC-HRMS. Dit vergt methode-ontwikkeling en optimalisatie. We vergelijken ter evaluatie de verkregen resultaten met de andere meetmethodes zoals microbioom analyses. Zo ontstaat een algemeen beeld van de fysiologische responsen in de plant. Op het einde werken we, indien nodig, nieuwe methodes uit met andere toestellen/technieken zoals GC-MS of gerichte LC-MS (/MS) analyses. 

Het project onderzoekt de metabolische respons van gewassen onder biotische stress en het effect dat chitinetoevoeging aan het groeisubstraat heeft onder deze stress condities. We verwachten diepgaande informatie over metabolieten die verantwoordelijk zijn voor verbeterde groei en gezondheid van planten. Dit dient om het werkingsmechanisme van milieuvriendelijke methodes voor de bevordering van de groei en gezondheid van gewassen te begrijpen. Dit is belangrijk voor het milieu, de gezondheid van plant en mens en om een boost te geven aan de circulaire economie.