Het optimaliseren van gewassen zonder gebruik van pesticiden, extra bemesting of bewatering staat hoog op de agenda van de land- en tuinbouw. Een groep wetenschappers van drie Nederlandse en Belgische universiteiten zegt nu een kleine doorbraak te hebben bereikt met een computermodel dat de groei van plantenwortels verklaart. De resultaten worden deze week in het blad Developmental Cell gepubliceerd.
De onderzoekers begonnen niet helemaal van nul. Er bestaan al langer computermodellen en hypotheses die verklaren hoe een hoofdwortel en zijwortels ontstaan. “Maar al die modellen rammelden een beetje”, zegt Kirsten ten Tusscher, theoretisch bioloog van de Universiteit Utrecht in een persbericht.
Volgens Tuscher zat er een behoorlijk groot gat tussen deze modellen en experimenten met echte planten. Het model van haar en collega’s uit Gent en Wageningen biedt een veel completer en realistischer beeld.
Plantenhormonen
Dankzij het nieuwe model wordt duidelijk hoe zijwortels ontstaan vanuit de hoofdwortel onder invloed van de plantenhormoongroep auxines. Als een hoofdwortel van een plant groeit, verandert in de punt van de wortel regelmatig de hoeveelheid van dit hormoon. De wortelcellen ontstaan op het moment dat de concentratie van het hormoon hoog is.
Die cellen kunnen later, als de omstandigheden gunstig zijn, uitgroeien tot een zijwortel. De cellen die lagere concentraties van het hormoon hebben, ontwikkelen dat vermogen niet.
Golfpatronen
In het nieuwe model worden die stappen, en alles wat daarbij komt kijken, tot in detail gesimuleerd. Ten Tusscher: “In ons model hebben we tot in de detail ingecalculeerd hoe de wortel eruitziet en hoe het auxine-hormoon wordt getransporteerd. Het model bevat ook de details van het groeiproces, waar de stamcellen zich bevinden, evenals de cellen die snel delen, de cellen die stoppen met delen, of zich uitstrekken. Het model laat zien wat de gevolgen zijn van al die processen die op elkaar aangrijpen.”
Er ontstond in het model een golfpatroon van het plantenhormoon en de zijwortels. Nadat de onderzoekers hadden doorgrond hoe de golfpatronen ontstonden, gingen ze aan de slag om met experimenten te controleren of de voorspellingen uit het model correct zijn. Dat bleek na vele maanden van herhaaldelijke proeven het geval te zijn.
Betere kweekmethoden
Het grotere begrip van de wortelgroei maakt het volgens de onderzoekers mogelijk om in de toekomst gerichter gewassen te kweken, met wortelstelsels die beter aansluiten bij de omstandigheden en wensen van een teler. De ene bodem heeft bijvoorbeeld meer nitraat en fosfaat dan de ander. In de ene bodem moeten de wortels diep de aarde in om water te vinden, terwijl in een andere bodem de meeste voedingsstoffen aan de oppervlakte zitten.
Het computermodel kan helpen dit samenspel van plant, wortel, bodemgesteldheid en andere omgevingsfactoren te perfectioneren.
Voor andere artikelen over ontwikkelingen in de land- en tuinbouw bekijk ook eens ons archief.
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
