Våra intensiva jordbrukssystem bygger på stora mängder gödningsmedel och bekämpningsmedel. Detta är skadligt för miljön och inte heller hållbart. Nyckelfrågor inom forskningen är därför hur vi kan minska dessa insatser samtidigt som vi bibehåller avkastningen på våra grödor.
En lovande väg att göra det är att förse växter med nyttiga mikrober i fält. Men för att kunna göra det framgångsrikt måste vi förstå den komplexa kemiska överhörningen mellan partnerna. Vi studerar denna interaktion genom att titta på rotexsudat i vårt labb.
Vi finner att rotutsöndring är mycket dynamisk. Det skiljer sig mellan växtarter, utvecklingsstadier och även dygnstidpunkter. Växter reagerar också på förekomsten av olika typer av mikrober genom att ändra deras metaboliska profil.
Eftersom rotexsudat är näringsämnen och signaler till det mikrobiella samhället är det viktigt att studera utsöndringsprofiler för att förstå hur växter interagerar med mikrober i sin miljö. Utvecklingen inom metabolomik, men också inom nästa generations sekvenseringsteknik, driver verkligen området för växtmikrobiominteraktion framåt. Uppenbarligen behöver du ett metabolomikarbetsflöde för att upptäcka föreningen eller föreningarna av intresse i ett givet system.
Och nästa generations sekvenseringsteknik är verkligen avgörande för att förstå strukturen, men också funktionen hos växtmikrobiom. Det är också till stor hjälp att använda specialiserade tillväxtsystem eller förenklade tillväxtsystem som det vi presenterar här för att förstå de molekylära mekanismerna för växtmikrobinteraktioner. Vårt system kan hållas sterilt, men vi kan också inokulera det med målmikroorganismer.
En utmaning vi har är att detektera metaboliter i låg koncentration i exsudat. Om bakgrunden är låg är det lätt att göra det. Om vi har en mycket mer komplex miljö som jord är det svårare.
En annan utmaning som är olöst är när vi lägger till mikrober i bilden. Då är det inte möjligt att skilja mellan den förening som produceras av växter eller av mikroberna. Vi har utvecklat ett system som är billigt och någorlunda enkelt.
Dess sterila design möjliggör på varandra följande experiment. De första växtmetaboliterna kasseras. Därefter inokuleras växterna med mikrober, och här utvärderas förändringarna i metabolitprofilen.
Det möjliggör också tillväxt av olika växtarter under en längre tid. Så sammanfattningsvis är detta system väl lämpat för många applikationer.
