Het effect van de domesticatie van gewassen op wortel- en rhizosfeerprocessen.

Gewasdomesticatie heeft veel veranderingen teweeggebracht in de eigenschappen van planten, wat bekendstaat als het 'domesticatiesyndroom'. De impact van domesticatie op wortelprocessen en de rhizosfeer (de grond die de wortels direct omgeeft) is echter onderbelicht gebleven. Wortelexsudaten en ondergrondse vluchtige organische stoffen (VOS) zijn betrokken bij een breed scala aan interacties met planten en abiotische componenten. Ze interageren ook met rhizosfeer-microben en creëren een specifiek 'rhizosfeer-effect' dat het verschil is tussen de rhizosfeer en wortelvrije grond in termen van de microbiële gemeenschap. Dit aspect van domesticatie is over het hoofd gezien en is zowel belangrijk voor het begrijpen van het evolutionaire proces van domesticatie als voor het verbeteren van onze huidige landbouwsystemen. Dit project heeft tot doel ons begrip van wortel- en rhizosfeerprocessen in gewassen en hun wilde verwanten aanzienlijk te vergroten. Ik zal me concentreren op twee wortelprocessen: (1) wortelexsudatie, dat wil zeggen het vrijkomen van in water oplosbare organische stoffen (inclusief suikers, organische zuren en aminozuren) uit de wortels, en (2) emissie van VOS uit de wortel (inclusief monoterpenen, sesquiterpenen en isopreen). Een paar eerdere studies hebben verschillen aangetoond in wortelexsudatie en ondergrondse VOS-emissie tussen specifieke wilde en gekweekte soorten, wat bewijs levert dat het de moeite waard is om te focussen op deze wortelkenmerken bij wilde verwanten van gewassen. Tot nu toe heeft er echter nog geen systematische vergelijking van deze processen tussen gewassen en wilde plantensoorten plaatsgevonden. Dit project bestudeert voor het eerst de rol van exsudaten, VOC's en het rhizosfeermicrobioom bij de domesticatie van gewassen. Er zal een nieuw kasscreeningsexperiment worden opgezet, waarmee 20 soorten van 10 paar gewassen en hun wilde verwanten onder gecontroleerde omstandigheden kunnen worden vergeleken. De hypothesen zijn: (1) wilde verwanten hebben een hogere mate van wortelexsudatie en VOS-emissies, per eenheid wortelmassa, en een grotere diversiteit aan exsudaatverbindingen in vergelijking met gewassen; (2) rhizosferen van gewassen zullen een lagere diversiteit aan microben hebben vergeleken met hun wilde verwanten; (3) het rhizosfeer-effect zal verklaard worden door de hoeveelheid en samenstelling van exsudaten en VOS. De belangrijkste metingen zullen de hoeveelheid en samenstelling van wortelexsudatie zijn, in situ passieve bemonstering van ondergrondse VOS en DNA-sequencing van rhizosfeerbacteriën. Het resultaat van dit project zal de tot nu toe verborgen domesticatieprocessen belichten en kan helpen in toekomstige selectie van gewaskenmerken. Dit kan een hogere of meer diverse exsudatie zijn, of associaties met nuttige bodemmicroben die kunnen helpen de voedselproductie in stand te houden onder veranderende klimaatomstandigheden en verslechterende bodems. Met de gevraagde fondsen worden de VOS en de DNA-sequencing van de bodemmicrobiële gemeenschap betaald.

Trefwoorden:BODEMECOLOGIE, ECOLOGIE, PLANTECOLOGIE, GEWASSEN

Disciplines:Bodemecologie, Plantenecologie, Plantenmorfologie, -anatomie en -fysiologie, Productie van landbouwgewassen niet elders geclassificeerd