Met Mycorrhiza Meer Mans: Duurzaamheid en Biodiversiteit door Ondergrondse Schimmel Netwerken Universiteit Utrecht Marcel G.A. van der Heijden
1
Met Mycorrhiza Meer Mans: Duurzaamheid en Biodiversiteit door Ondergrondse Schimmel Netwerken ORATIE Gehouden bij de aanvaarding van het ambt van hoogleraar „Mycorrhiza Ecologie“ aan de Universiteit Utrecht op dinsdag 24 Januari 2012. Dr. Ir. Marcel G.A. van der Heijden
2
Inhoudsopgave Proloog De Zwarte Doos Ondergrondse Netwerken Ondergrondse Biodiversiteit Duurzaamheid Het Maatschappelijk Belang Toekomstig Onderzoek en Onderwijs Dankwoord Literatuur
3
Proloog Mijnheer de Rector Magnificus, Geachte Dames en Heren, Beste familie, vrienden en collega’s, Hartelijk Welkom en Bedankt voor Uw Interesse. Het is een grote eer en een bijzonder genoegen voor mij om hier in deze zaal voor U te mogen spreken. Waar gaat dit vandaag over? Heeft U al eens van Mycorrhiza’s gehoord? Mogelijk niet? Waarom ook? Deze organismen leven onder de grond, zijn microscopisch klein, grauw, eigenlijk niet echt opwindend. Waarom dan dit onderzoek? Heeft het nut? In de komende drie kwartier hoop ik U te laten zien waarom we onderzoek doen aan Mycorrhiza-‐schimmels en hoe dit in het onderzoek hier in Utrecht is ingebed. Eerst zal ik ingaan op het leven onder de grond en zal met name over mycorrhiza-‐schimmels spreken. Daarna komt biodiversiteit, duurzaamheid en mijn bijdrage aan onderzoek en onderwijs aan de Universiteit Utrecht aan de orde. Tot slot volgt het dankwoord. De Zwarte Doos Voordat ik inga op de betekenis van mycorrhiza-‐schimmels wil ik U meenemen op een korte reis door de bodem, het leefmilieu van de mycorrhiza-‐schimmel. In de bodem krioelt het letterlijk van het leven. In 1 gram grond zitten 10 miljard bacteriën, tientallen meters schimmeldraden en tienduizenden soorten organismen, zoals regenwormen, kevers, pissebedden en vele eencelligen. Een emmer met 15 kilogram bosgrond bevat wel 1500 km schimmeldraden, dat is op en neer van Utrecht naar Zwitserland. Wat doen al die organismen daar, wat is hun functie? Groeien planten beter als de bodem gezond is en er veel soorten bodemorganismen voorkomen? Functioneert het ecosysteem beter? Kunnen schadelijke stoffen beter afgebroken worden als er vele soorten micro-‐ organismen in de bodem zitten? Dat zijn belangrijke vragen voor vele onderzoekers? Echter deze vragen zijn nog grotendeels onbeantwoord. Dit was voor mij een reden om me op dit onderzoeksterrein te storten. In de komende drie kwartier hoop ik een tipje van de sluier op te lichten. Onderzoek naar bodem organismen is niet gemakkelijk. Ze leven onder de grond, ze zijn meestal erg klein en het is erg lastig in de bodem te kijken. De bodem is als een zwarte doos (plaatje 2). Deze te openen is niet makkelijk. Beginnende studenten kennen dit gevoel maar al te goed; er heerst duisternis in de zwarte doos. Samen met andere onderzoekers had ik het geluk dat ik een klein gaatje in de zwarte doos vond, zodat ik er een blik in kon werpen (plaatje 3). Wat bleek. Enorme hoeveelheden schimmeldraden koloniseren de bodem. Nadere inspectie liet zien dat vele schimmels tot de zogenaamde mycorrhiza-‐ schimmels behoren. Ook bleek dat bijna alle plantenwortels zijn geïnfecteerd door mycorrhiza-‐schimmels (Plaatje 4). Op het scherm ziet U een plantenwortel die 150 4
maal vergroot is. We hebben een blauw kleurstofje genomen om de schimmeldraden zichtbaar te maken. U ziet dat deze schimmels in de wortel enorm algemeen zijn en tussen de wortelscellen doorgroeien. Een bekende regel in de ecologie is dat algemene soorten vaak een grote invloed hebben op processen in ecosystemen. Vandaar ligt het voor de hand om onderzoek naar deze bodemschimmels te doen. Mycorrhiza komt uit het Grieks, het betekent „schimmel-‐wortel“. Ruim tweederde van alle planten die op het land groeien, dat is ruim 200.000 plantensoorten, leven samen met mycorrhiza-‐ schimmels. Daaronder de meest belangrijke landbouwgewassen zoals mais, aardappelen, tarwe, tomaten, paprika‘s, en bonen. Ook vele kamerplanten, de meeste bomen en bijna alle plantensoorten in grasland hebben een samenlevingsverband met mycorrhiza-‐schimmels. Als U wortels uit een grasland opgraaft en in het laboratorium de wortels met een specifieke kleurstof kleurt, en onder de microscoop bekijkt, dan blijkt dat vaak wel 50% van de wortels mycorrhiza schimmels bevatten. Mycorrhiza-‐schimmels zijn erg oud. Men schat dat ze ongeveer 450 miljoen jaar geleden primitieve planten geholpen hebben het land te koloniseren. Op het scherm (plaatje 5) ziet U een voorbeeld van fossiele mycorrhiza-‐schimmels in wortels die in devoon en trias afzetting gevonden zijn. Er zijn diverse typen mycorrhiza-‐schimmels. De bekendste zijn de truffel, het eekhoorntjesbrood, de cantharel of de vliegenzwam zoals op het scherm (plaatje 6). De vruchtlichamen van deze paddestoelen behoren ook tot de mycorrhiza-‐schimmels. Deze mycorrhiza-‐schimmels leven in een symbiose met diverse boomsoorten. Echter de meeste mycorrhiza-‐schimmels vormen microscopisch kleine sporen, circa een tiende millimeter in doorsnede. Op dit scherm ziet U een verzameling van mycorrhiza-‐schimmelsporen welke we uit akkerland geïsoleerd hebben (Plaatje 7). Het lijkt wel op een verzameling ballen, zoals in de toto, maar dan geïsoleerd uit enkele grammen grond. Vandaag richt ik me vooral op deze groep mycorrhiza-‐schimmels, zogenaamde arbusculaire mycorrhiza schimmels. Ze zijn genoemd naar de arbuscules, ofwel miniatuur-‐boompjes welke ze in wortelcellen vormen en onder de microscoop zichtbaar gemaakt kunnen worden zoals U op het scherm ziet (Plaatje 8). Hoe functioneert het samenlevingsverband tussen plant en mycorrhiza-‐schimmel? Het is gebasseerd op uitwisseling van voedingsstoffen. De plant geeft de schimmel suikers en in ruil daarvoor ontvangt de plant mineralen zoals fosfaat en stikstof van de ondergrondse schimmeldraden. De bodem kunt U ook vergelijken met een landkaart zoals U op het scherm ziet (plaatje 9). Plantenwortels zijn dik en kunnen met „snelwegen“ op de landkaart vergeleken worden. Indien er „winkelcentra“ met voedingsstoffen langs zulke snelwegen staan, kan de plant snel en efficiënt voedingsstoffen opnemen. Wat gebeurt er echter wanneer een winkelcentrum ver weg van de bewoonde wereld staat, of wel wanneer wortels voedingsstoffen niet kunen bereiken. Daar heeft de plant een oplossing voor gevonden, namelijk samenwerking met mycorrhiza-‐schimmels. De schimmeldraden van mycorrhiza-‐schimmels zijn zeer dun en zelfs de kleinste bodemporiën kunnen door mycorrhiza-‐ schimmels gekoloniseerd worden. De schimmel kan vervolgens deze voedingsstoffen efficiënt opnemen en naar de plant transporteren. De plant profiteert hiervan en groeit beter. Samenvattend kan men zeggen dat de plant en schimmel elkaars kwaliteiten optimaal benutten. De plant kan zeer efficiënt zonne-‐energie omzetten in suikers, terwijl de schimmel met zijn dunne schimmeldraden efficiënt voedingsstoffen uit de bodem kan opnemen. Aangezien de schimmel 5
onder de grond leeft en geen fotosynthese bedrijft is deze volledig afhankelijk van de plant. Van alle suikers die de plant produceert, wordt in de meeste gevallen circa 10 tot 20% aan mycorrhiza-‐ schimmels gegeven, dit is dus behoorlijk wat (plaatje 10). De plant op zijn beurt kan zelf mineralen opnemen en is in de meeste gevallen dus niet volledig afhankelijk van de schimmel. Echter in ecosystemen waar de beschikbaarheid van voedingsstoffen in de bodem beperkt is, zoals in bossen en natuurlijke graslanden zijn mycorrhiza-‐schimmels erg belangrijk en soms zelfs bepalend voor de overleving van allerlei planten. In zulke ecosystemen nemen mycorrhiza-‐schimmels wel 80% van de stikstof en fosfaat voor de plant op. Ook in landbouwsystemen, vooral in de tropen waar de beschikbaarheid van mest voor de boeren beperkt is, en vele mineralen uitgespoeld zijn, kunnen mycorrhiza-‐schimmels erg belangrijk zijn. Met behulp van specifieke chemische elementen, zogenaamde isotopen, is het mogelijk de flux van voedingstoffen en suiker tussen de plant en de schimmel te laten zien. Op uw beeld (plaatje 11) ziet U onderzoek uit Sheffield. U ziet een berkje dat op een dun laagje turf is opgegroeid in donkere potten met een deksel. Door de deksel weg te halen worden de wortels en het enorme netwerk aan schimmeldraden zichtbaar. De onderzoekers hadden gelabelde koolstofdioxide aan de lucht toegevoegd die vervolgens door het berkje werd opgenomen en omgezet in suikers. Deze werden vervolgens voor een belangrijk deel naar het schimmelnetwerk gestuurd, hoe meer oranje U op het plaatje ziet hoe meer label, zoals U in het rechterbeeld „c“ ziet. Niet alle planten reageren hetzelfde wanneer ze door mycorrhiza-‐schimmels gekoloniseerd worden. Sommige planten, zoals prei, rode klaver en diverse planten in kalkgrasland, profiteren enorm als mycorrhiza-‐schimmels aanwezig zijn en ze groeien slecht zonder schimmel, vooral als de bodem arm aan fosfaat is (plaatje 12). Simpel gezegd kan men wel zeggen dat de twee plantje uit kalkgrasland welke U op het beeld ziet, afhankelijk zijn van mycorrhiza-‐schimmels. Deze planten hebben net als klaver, prei en nog vele andere planten, relatief dikke wortels en zijn dus aangewezen op mycorrhiza-‐schimmels. In kalkgrasland bijvoorbeeld profiteert de meerderheid van de planten van mycorrhiza-‐schimmels. De aanwezigheid van deze schimmels is dan ook uitermate belangrijk voor de plantendiversiteit in grasland. Onderzoek uit Engeland en onderzoek dat we in Zwitserland en Nederland hebben uitgevoerd, laat zien dat mycorrhiza-‐schimmels de plantendiversiteit verhoogd. Op het scherm ziet U een voorbeeld. We hebben kunstmatige plantengemeenschappen laten opgroeien in bakken met steriele grond waarin we mycorrhiza geënt hebben (plaatje 13). In controle behandelingen hadden we geen mycorrhiza-‐schimmels toegevoegd. Wat bleek, na twee jaar was diversiteit van plantengemeenschappen met mycorrhiza-‐schimmels veel hoger doordat allerlei kruiden met relatief dikke wortels veel beter groeiden (plaatje 14). De grassen, welke fijne wortels hebben, groeiden even goed met of zonder mycorrhiza-‐schimmels. Veldexperimenten in Engeland hebben deze resultaten bevestigd. De biodiversiteit op aarde is de laatste decennia enorm afgenomen. Er wordt daarom naar oorzaken van de afname gezocht. Een belangrijke vraag daarbij is ook welke processen voor de afname verantwoordelijk zijn en welke factoren biodiversiteit positief beïnvloeden. Indien men deze factoren kent, kan men gericht maatregelen nemen. Het is echter niet zo dat alle planten van mycorrhiza schimmels profiteren. Een aantal planten, vooral ruderale planten die van nature op verstoorde standplaatsen groeien, hebben geen mycorrhiza’s. Ze hebben ze ook niet nodig aangezien er in verstoorde standplaatsen vaak genoeg voedingsstoffen voorhanden zijn en mycorrhiza-‐schimmels er meestal ook niet algemeen zijn. Ook diverse onkruiden hebben geen mycorrhiza’s of komen voor op plaatsen waar mycorrhiza-‐schimmels niet algemeen zijn. Recent onderzoek van Rita Veiga, laat zien dat de groei van sommige onkruiden door de aanwezigheid van mycorrhiza-‐schimmels juist geremd worden (plaatje 15). Op het scherm 6
ziet U een beeld van vogelmuur, een onkruid in vele groentetuinen en op akkers. Dit plantje groeit beter zonder mycorrhiza-‐schimmels. In een aantal experimenten vonden we zelfs dat vogelmuur geel kleurt als het samen met mycorrhiza-‐schimmels en mais in een pot opgroeit. Wat hier precies aan de hand is, weten we niet. Het kan zijn dat de mycorrhiza-‐schimmels alle voedingsstoffen opnemen en die aan de mais doorsluizen. Een andere optie is dat mycorrhiza-‐schimmels stofjes uitscheiden die een negatieve invloed hebben op vogelmuur, een vorm van chemische oorlogsvoering in de bodem. De precieze mechanismen proberen we nu te onderzoeken. Recent onderzoek heeft laten zien dat er een ingewikkelde communicatie plaats vindt tussen planten en micro-‐organismen, zoals het onderzoek hier in de groep door onder andere Corné Pieterse, Guido van den Ackerveken, Peter Bakker, Saskia van Wees en diverse andere medewerkers laat zien. Onderzoek dat onder andere in Wageningen wordt uitgevoerd, laat zien dat Striga, een plant die op andere planten parasiteert, en die enorme economische schade veroorzaakt in Afrika, waardplanten opspoort, doordat deze chemische signalen uitzenden om mycorrhiza-‐schimmels te activeren. Doordat men dit ontdekt heeft kan men nu gericht methoden ontwikkelen om Striga te bestrijden. Dat is enorm fascinerend. Ondergrondse Netwerken Ik wil nu kort ingaan op ondergrondse netwerken welke door mycorrhiza-‐schimmels gevormt worden. De meeste mycorrhiza-‐schimmels zijn niet aan een specifieke waardplant gebonden en kunnen met vele plantensoorten samenleven. Dat betekend dus dat het schimmelnetwerk van een mycorrhiza-‐schimmel gelijktijdig meerdere planten koloniseert. U ziet een schematische weergave op het scherm (plaatje 16). Elk nummer is een specifieke plantensoort. De dunste lijntje zijn mycorrhiza-‐schimmels, de dikkere zwarte lijntje, plantenwortels. U ziet dat verschillende plantensoorten door dezelfde mycorrhiza-‐schimmel gekoloniseerd zijn. Dit betekend dus dat grassen en klavers in een grasland als het ware met elkaar in verbinding staan doordat ze zijn aangesloten op een gezamenlijk schimmelnetwerk. U kunt dit als het ware vergelijken met het internet.Zodra U uw computer op het internet aansluit staat U in kontakt met vele andere computers. Diverse wetenschappers onderzoeken momenteel hoe zulke schimmelnetwerken functioneren. Een belangrijke vraag daarbij is of alle planten net zoveel profiteren en investeren. Het is bijvoorbeeld mogelijk dat grotere planten de schimmelnetwerken onderhouden met suiker terwijl kleinere planten profiteren doordat ze meer voedingsstoffen krijgen. Het kan ook zo zijn dat grotere planten juist meer profiteren doordat ze de meeste voedingsstoffen aan kunnen trekken. Uit onderzoek blijkt dat in een aantal gevallen kleinere planten netto profiteren en in andere gevallen juist grotere planten. Dit is momenteel een spannend onderzoeksgebied waar nog veel ontdekt kan worden. Ondergrondse Biodiversiteit Zoals ik eerder reeds verteld heb bevindt er zich een enorme diversiteit aan leven onder onze voeten. Het is net een jungle. De laatste jaren heeft de ontwikkeling van moleculaire technieken laten zien dat de ondergrondse diversiteit nog veel groter is dan verwacht. Het is nu eenvoudig om DNA van allerlei organismen uit de bodem te isoleren en daarvan de genetische code te ontrafelen. 1 gram grond bevat bijvoorbeeld wel 20.000 soorten bacteriën. De laatste jaren hebben wij ons op 7
schimmels gericht en gekeken naar de biodiversiteit van mycorrhiza-‐schimmels in grasland en akkerland. Een aantal jaren geleden heeft Tanja Scheublin laten zien dat de wortels van de meeste planten in duingrasland bij Egmond aan Zee gekoloniseerd zijn door complexe gemeenschappen van mycorrhiza-‐schimmels. Ze vond tot wel 9 soorten schimmels per 20 cm plantenwortel. Interessant was dat maar een vierde van de gevonden schimmelsoorten gecultiveerd is door wetenschappers (plaatje 17), de anderen heeft men nog niet in cultuur kunnen brengen en zijn de laatste jaren door de ontwikkeling van moleculaire technieken nieuw ontdekt. Diverse andere onderzoekers hebben vergelijkbare resultaten gevonden. In ons onderzoek willen we nu ontrafelen wat deze ongecultiveerde schimmels precies doen en wat hun functie in ecosystemen is. Welke factoren bepalen de diversiteit van ondergrondse bodemorganismen? Het type bodem, de vegetatie en teeltmethoden hebben een grote invloed, dat is sinds kort bekend. In recent onderzoek heeft Erik Verbruggen laten zien dat de diversiteit van mycorrhiza-‐schimmels op biologische maisakkers, waar geen kunstmest en pesticiden gebruikt worden, gemiddeld bijna tweemaal zo hoog is als op conventionele akkers (plaatje 18). Het onderzoek werd uitgevoerd op een groot aantal akkers verspreid over heel Nederland. Hierdoor was het mogelijk algemene conclusies te trekken. Het bleek zelfs dat het aantal schimmelsoorten steeg met het aantal jaren dat er biologisch geteeld werd. Echter de variatie tussen de onderzochte akkers was erg groot zoals U op dit scherm kunt zien (plaatje 19). De soortenrijkdom op de „beste“ conventionele akker was duidelijk hoger dan op enkele biologische akkers met de laagste soortenrijkdom. Dit laat zien dat naast de teeltwijze, de individuele boer door specifieke bedrijfsvoering en vruchtwisseling een grote invloed kan hebben op het bodemleven en op de biodiversiteit in de bodem. Ook laat het zien dat niet elke biologische of conventionele boer per definitie goed of slecht met zijn land omgaat. Is het van belang dat een bodem een hoge diversiteit aan mycorrhiza-‐schimmels heeft? Met deze vraag houd ik me al een aantal jaren bezig. In een samenwerking met Canadese onderzoekers hebben we gevonden dat de produktiviteit, de biomassa produktie, van grasland op voedselarme bodem toeneemt met het aantal soorten mycorrhiza-‐schimmels in de bodem. Hiertoe hebben we bakken met gesteriliseerde grond gevuld. Vervolgens hebben we verschillende soorten en verschillende aantallen mycorrhiza-‐schimmels aan de bakken toegevoegd en hierop plantengemeenschappen laten groeien (plaatje 20). We vonden dat de hoeveelheid biomasse het hoogste is in bakken met 14 soorten mycorrhiza-‐schimmels en het laagst met 0, 1 of 2 soorten schimmels. Hoe is dit te verklaren? Wat zijn de mechanismen? Dit heeft Cameron Wagg in Zwitserland onderzocht. Hij vond dat verschillende schimmels elkaar als het ware aanvullen omdat ze verschillende kwaliteiten hebben. Het is bijvoorbeeld mogelijk dat verschillende schimmels verschillende voedingsstoffen aanleveren, of dat ze in verschillende periodes aktief zijn. Ook bleek dat verschillende soorten schimmels in verschillende bodemtypen het meeste voordeel opleverden. Amsterdams onderzoek heeft een aantal jaren geleden laten zien dat de specifieke eigenschappen van bodemorganismen, die voorkomen in een bepaalde bodem, samen bepalen hoe een bodem functioneert, bijv. bij de afbraak van organisch materiaal. Onderzoek naar bodemkwaliteit en bodembiodiversiteit krijgt op dit moment veel aandacht. Men is er zich steeds meer van bewust dat de bodem als hulpbron gezien dient te worden. Ook is men er zich van bewust dat het ondergrondse bodemleven een grote invloed heeft op het functioneren van ecosystemen en de bovengrondse biodiversiteit.
8
Momenteel onderzoeken we of bodembiodiversiteit, dus van bacteriën, eencelligen en schimmels, een positieve invloed heeft op het ecosystem. In een eerste experiment hebben we daartoe een bodem genomen met een hoge diverseit. Deze bodem hebben we vervolgens door verschillende zeven gehaald. Hoe kleiner de zeef hoe minder bodemorganismen erdoor kunnen en dus hoe lager de bodembiodiversiteit. Zoals verwacht, bleek dat de diversiteit van de bovengrondse plantengemeenschap het hoogste was als de ondergrondse biodiversiteit het hoogste was. Wat de precieze mechanismen zijn die dit resultaat kunnen verklaren, onderzoeken we momenteel. Duurzaamheid Ik wil nu overstappen op een ander thema, namelijk duurzaamheid. Een thema dat U tegenwoordig steeds vaker tegenkomt in de media en politiek en een speerpunt is voor het onderzoek van de Universiteit Utrecht. Een aantal natuurlijke hulpbronnen dreigt in de komende decennia uitgeput te raken en bedreigt de duurzaamheid van onze planeet. De beschikbaarheid van fosfaat dat als kunstmest voor voedselproduktie in de landbouw wordt ingezet is hierbij een belangrijk voorbeeld. Men schat dat de voorraden van fosfaat in de komende 50 tot 100 jaar uitgeput zal raken. In doemscenario’s geven enige onderzoekers aan dat we op een fosfaatcrisis aansturen. Het feit dat de prijzen voor fosfaat stijgen en landen zoals China geen fosfaat meer exporteren zijn de eerste tekenen die op tekorten duiden . Het is dus essentieel dat fosfaat beter gerecycled wordt en dat planten het effectiever kunnen opnemen. Recycling door afvalzuivering is een optie. Een andere optie is een efficiëntere opname door de plant en het tegengaan van fosfaatverliezen door uitspoeling of erosie van vruchtbare grond. Mycorrhiza-‐schimmels kunnen hierbij een belangrijke rol spelen omdat ze zeer efficiënt fosfaat uit de bodem kunnen opnemen. Met hun dunne schimmeldraden hebben mycorrhiza-‐schimmels toegang tot fosfaat wat niet door plantenwortels opgenomen kan worden. Een groot aantal experimenten laat zien dat mycorrhiza-‐schimmels de fosfaatopname van planten sterk kunnen verhogen, vooral dan wanneer de fosfaat -‐beschikbaarheid in de bodem gering is. Daarnaast laten eerste experimenten zien dat de uitspoeling van fosfaat door mycorrhiza-‐schimmels in sommige bodems gereduceerd wordt. Momenteel onderzoeken Franz Bender en Luise Olbrecht in mijn onderzoeksgroep in welke mate mycorrhiza-‐schimmels de cyclus van fosfaat en stikstof in grasland en akkers beïnvloeden. Voor de industriële productie van 1 kg stikstof is ruim 2 liter diesel nodig. Stikstof kunstmest zal dus veel duurder worden, ervan uitgaande dat de olieprijs in de komende decennia gaat stijgen. Het wordt voor boeren dus veel interessanter om de stikstofbeschikbaarheid in de bodem op een natuurlijke manier te verhogen in plaats van stikstof kunstmest te gebruiken. Dit kan men bereiken door klaverachtigen, Leguminosen, in de vruchtwisseling te integreren aangezien deze planten samenleven met bacteriën welke stikstof uit de lucht kunnen omzetten in ammonium, een meststof die voor planten beschikbaar is. Ook hier spelen mycorrhiza-‐schimmels een belangrijke rol. Onderzoek van Susanne de Bruin laat zien dat diverse klaversoorten in grote mate afhankelijk zijn van mycorrhiza-‐schimmels. Klavers hebben vaak een relatief slecht ontwikkeld wortelsysteem en hebben mycorrhiza-‐schimmels nodig om fosfaat en andere voedingsstoffen op te nemen. Deze voorbeelden laten zien dat men voor een duurzaam gebruik van ecosystemen afhankelijk is van een gezonde bodem en diverse bodemorganismen waaronder mycorrhiza-‐schimmels. 9
Maatschappelijk belang: Nu wil nu kort het maatschappelijk belang van dit onderzoek aanstippen (plaatje 21), daartoe behoort ook de productie van lekker eten. Ik zie hier in de zaal een aantal succesvolle ondernemers zitten. Ik kan me voorstellen dat U zich afvraagt, kan ik hiermee geld verdienen? Is dit de moeite waard? Dat is een lastige vraag. Een aantal ondernemers verkoopt sinds enkele jaren mykorrhiza inoculum. Mycorrhiza inoculum is simpel gezegd een substraat, bijvoorbeeld grond, waarin een heleboel sporen en schimmeldraden zitten van een specifieke mycorrhiza-‐soort. De vraag naar mycorrhiza-‐inoculum stijgt. Een Duitse ondernemer gaf een aantal jaren gelden aan dat zijn omzet in 4 jaar was ver vijfvoudigd. Er is dus geld te verdienen. Misschien bent U daarom al te laat. Vooral in ontwikkelingslanden, in India, Afrika en Zuid Amerika worden zeer goede resultaten geboekt door planten met mycorrhiza-‐schimmels te enten. Dit komt ook omdat de beschikbaarheid van fosfaat in de bodem in deze landen vaak laag is en de boeren niet altijd geld hebben om kunstmest te kopen. Ook in boomkwekerijen worden mycorrhiza-‐schimmels soms succesvol ingezet. Naar verwachting wordt fosfaat als kunstmest duurder. Dat heb ik eerder reeds aangesproken. De vraag naar alternatieven wordt dus groter, ook in West-‐Europa. Het enten met mycorrhiza is vooral zinnig in bodems waar ze niet aanwezig zijn. Dat geldt bijvoorbeeld voor potgrond, rond mijnen, op daken of zeer intensief bewerkte landbouwgrond. In de meeste bodems zijn mycorrhiza-‐schimmels echter reeds aanwezig. In deze bodems kan men mycorrhiza-‐schimmels door gerichte teeltmethoden (bv. twee jaren gras-‐klaver) sterk stimuleren. Dat kan veel goedkoper zijn dan enten, aangezien het enten van een akker met mycorrhiza-‐schimmels in West Europa al snel 1000 Euro per hectare gaat kosten. Het is ook belangrijk effectieve mycorrhiza-‐stammen te gebruiken. Hier is nog onderzoek noodzakelijk. Welke mycorrhiza-‐stammen zijn effectief en onder welke omstandigheden? Enkele ondernemers onderzoeken ook of ze zaad kunnen coaten met mycorrhiza-‐schimmels. Dit is eventueel een verdere optie. Het enten met mycorrhiza-‐schimmels is vooral interessant bij „cash-‐ crops“, gewassen waarvan de teelt duur is, bijvoorbeeld bij druiven in de wijnbouw, heeft men goede resultaten geboekt. Wijnboeren in Spanje kopen jonge druivenplanten die geënt zijn met mycorrhiza-‐schimmels. Na het uitplanten overleven er duidelijk meer planten waardoor er gespaard kan worden. Toekomstig Onderzoek en Onderwijs Nu wil ik graag op toekomstig onderzoek en onderwijs ingaan. Onderzoek wordt steeds complexer. Om succesvol te zijn, is samenwerking met wetenschappers uit andere vakgebieden zeer belangrijk. Bij het onderzoek naar de interactie tussen planten en micro-‐organismen, zoals mycorrhiza-‐ schimmels, worden steeds vaker moleculaire technieken gebruikt. Een aantal sleutelvragen kunnen daarmee beantwoord worden: Welke organismen zijn aanwezig, welke zijn actief, wat is hun plaats in ondergrondse netwerken, wat zijn hun ecologische functies, hoe vindt de interactie met de plant plaats? Kan een plant mutualisten of pathogenen herkennen en hoe reageert deze erop? Om deze vragen te beantwoorden zijn moleculaire methoden onontbeerlijk. Het is daarom ook een bijzonder genoegen dat ik nu deel kan uitmaken van de onderzoeksgroep plant-‐microbe interacties hier in Utrecht. De infrastructuur en kennis om de interacties tussen planten en micro-‐organismen te 10
onderzoeken is in de groep van hoogstaande kwaliteit, wereldklasse. Samen met Corné Pieterse, Peter Bakker, Guido van den Ackerveken, Saskia van Wees en verdere collega‘s hoop ik nieuwe, spannende onderzoeksgebieden binnen het vakgebied plant-‐microbe interacties te ontdekken. Een voorbeeld is ons onderzoek naar plantengenen, welke betrokken zijn bij de herkenning van mycorrhiza-‐schimmels, waarmee we recentelijk zijn begonnen. Een ander gebied is het onderzoek naar de interactie van planten met complexe microbiële gemeenschappen. Verdere mogelijkheden tot samenwerking zie ik met de onderzoeksgroep ecophysiologie van Rens Voesenek, de onderzoeksgroep microbiologie rond Han Wösten en er zijn volop mogelijkheden tot samenwerking met diverse medewerkers van de groep ecologie en biodiversiteit. Daarnaast wil ik ingaan op een van de belangrijkste pijlers van de universiteit: het geven van onderwijs. Al enige jaren ben ik betrokken bij enkele cursussen die aan de Universiteit van Utrecht gegeven worden. Het gaat daarbij om de cursus microbiële ecologie welke door Peter Bakker en Corné Pieterse gegeven wordt en enkele cursussen voor PhD studenten. Daarnaast draag ik graag verder bij aan de begeleiding van Utrechtse Master studenten en diverse aio’s. Ik hoop op een enthousiaste, activerende manier studenten kennis te laten maken met belangrijke thema‘s in de biologie. Daarbij denk ik aan plant-‐microbe interacties, de ecologie van mycorrhizas, duurzaamheid, biodiversiteit, ecologie van agrarische systemen en ecologie in het algemeen. Naast de diverse werkzaamheden in Utrecht ben ik dagelijks werkzaam bij het onderzoeksinstituut Agroscoop in Zwitserland. We doen er onderzoek voor de landbouw en de natuur. In mijn onderzoeksgroep voeren we zowel fundamenteel als toegepast onderzoek uit. Het fundamentele onderzoek richt zich daarbij vooral op de rol die bodemorganismen, met name mycorrhiza-‐ schimmels, spelen in ecosystemen. Hierover heb ik U reeds geïnformeerd. In het toegepast onderzoek ontwikkelen we biologische akkerbouwsystemen zonder ploeg. Akkerbouwsystemen zonder ploeg worden momenteel steeds vaker ingezet omdat ze energie besparen, de bodemkwaliteit verbeteren en een positieve invloed op het bodemleven hebben. Tot nu toe zijn er echter nauwelijks biologische boeren die zonder ploeg werken, vandaar onze onderzoekslijn. De resultaten van dit onderzoek dienen binnen 5 à 10 jaar toepasbaar te zijn. Samenwerking vindt plaats met een groot aantal collega‘s binnen Agroscope, met name collega‘s uit de groep bodembiologie, moleculaire ecologie, landbouwtechniek en bodemkunde. Verder vindt er samenwerking plaats met een groot aantal partners, met name de universiteit van Zurich (Bernhard Schmid), de ETH Zurich (Jan Jansa, Hannes Gamper), de Vrije Universiteit Amsterdam (Erik Verbruggen, Nico van Straalen, Herman Verhoef, Toby Kiers en Wilfred Röling), en het Nederlands instituut voor ecologisch onderzoek (met name George Kowalchuk en Eiko Kuramea). Ook met enkele onderzoekers uit Wageningen vind er regelmatig uitwisseling plaats. Dankwoord Mijnheer de rector magnificus, dames en heren, Nu ben ik aangekomen bij het laatste deel van mijn rede, het dankwoord. Allereerst wil ik het college van bestuur en het bestuur van de faculteit Bèta-‐wetenschappen en het department Biologie bedanken voor mijn benoeming. Mijn speciale dank gaat uit naar Rens Voesenek en Corné Pieterse voor de voordracht, het gestelde vertrouwen, de ondersteuning en de zeer prettige samenwerking. 11
Daarnaast wil ik mijn werkgever in Zwitserland, het onderzoeksinstituut Agroscope, bedanken voor de aanmoediging, medewerking en de grote interesse in samenwerking met de Universiteit van Utrecht. Speciaal wil ik hierbij Willy Kessler bedanken. Hij is een uitstekende manager. Mijn vele collega’s wil ik bedanken voor de prettige werkomgeving, discussies en ondersteuning en natuurlijk de leden van mijn onderzoeksgroep, voor de grote inzet en gezelligheid. In korte tijd hebben we een heleboel opgestart en het loopt als een trein. In Zwitserland heb ik gezien wat organisatie-‐talent betekent en het is zeer interessant te zien hoe een echte democratie functioneert. Ook wil ik graag dank zeggen aan degenen die mij wetenschappelijk gevormd hebben, Ian Sanders, Thomas Boller en Andres Wiemken. Jullie gaven mij de mogelijkheid promotie-‐onderzoek te doen naar de invloed van mycorrhiza-‐schimmels op plantengemeenschappen. De vele wetenschappelijke en niet-‐wetenschappelijke discussies hebben mij als wetenschapper gevormd en geïnspireerd. Het was een zeer succesvolle tijd. Verder wil ik een groot aantal mensen bedanken die mij gedurende mijn verdere wetenschappelijk carrière geïnspireerd hebben, als mentor opgetreden zijn en die mij geholpen hebben. Speciaal wil ik hier Prof. Bernhard Schmid uit Zurich, Prof. David Read uit Sheffield, Prof. Nico van Straalen en Prof. Herman Verhoef van de Vrije Universiteit Amsterdam danken. Daarnaast mijn dank aan mijn aio’s met wie ik zeer prettig samenwerk of samengewerkt heb en successen heb gevierd: Tanja Scheublin, Susanne de Bruin, Erik Verbruggen, Cameron Wagg, Rita Veiga, Franz Bender, Luise Olbrecht, Janine Moll, Verena Säle en Jan Dudenhöffer. Verder wil ik een groot aantal mensen bedanken die mij praktisch ondersteund hebben, met wie ik samenwerk of samengewerkt heb, veel gelachen heb in het lab, of die mij op allerlei manieren geholpen hebben. Familie en vrienden, ik stel het zeer op prijs dat jullie de tijd genomen hebben om te komen. Ik hoop dat ik jullie heb kunnen duidelijk maken, waaraan ik werk. Ook dank ik jullie voor jullie belangstelling, gezelligheid en de vaak te korte gezamelijke bezoekjes en uitstapjes. Mijn ouders en broer, Ik ben jullie oprecht dankbaar voor een onbezorgde jeugd. De interesse voor de natuur is me met de paplepel ingegoten. Zonder jullie onvoorwaardelijke steun had ik hier nooit gestaan. Tenslotte, lieve Elena, ik dank je voor de enorme onvoorwaardelijke steun. Samen hebben we veel opgebouwd. En dan onze zoon, Alex, geen dag zonder nieuwe ontdekkingen en plezier. Waarschijnlijk ben je ondertussen op onderzoek uitgegaan, of je bent in slaap gevallen. Dames en Heren, hiermede is mijn rede ten einde. Bedankt voor uw aandacht. Ik heb gezegd.
12
