Wolfgang Busch, PhD

Het probleem

Terwijl bloemen en scheuten de meer zichtbare kenmerken van planten zijn, is wat zich onder de oppervlakte bevindt net zo belangrijk: wortels. De wortels van planten zijn van cruciaal belang voor het verkrijgen van water en voedingsstoffen uit de bodem. Ze spelen ook een belangrijke rol in de mondiale koolstofcyclus door koolstof die door fotosynthese van planten is vastgelegd, vanuit de atmosfeer naar de bodem over te brengen. Ondanks hun grote relevantie voor ecologie, landbouw, voedselzekerheid en koolstofcycli, zijn er veel open vragen met betrekking tot wortelsystemen. Waarom zijn sommige wortelsystemen bijvoorbeeld ondiep en andere diep? Hoe verwerken planten milieu-informatie? Hoe kunnen wortels samenwerken met nuttige microben en tegelijkertijd schadelijke microben afweren? Een beter begrip van plantenwortels zou kunnen helpen veerkrachtiger voedselbronnen te kweken – een steeds urgenter probleem in het licht van het veranderende klimaat en de toenemende bevolking van de planeet – en zou kunnen helpen wortelsystemen te ontwikkelen die op grote schaal kunnen worden gebruikt om kooldioxide (CO2) op te slaan.₂) dat door bovengronds plantenweefsel uit de atmosfeer werd opgevangen.

De aanpak

De bloeiende plant Arabidopsis thaliana is een gemakkelijk te kweken onkruidsoort die populair is in onderzoek naar plantbiologie. Verschillende stammen, allemaal met zeer vergelijkbare genomen, groeien over de hele wereld, waardoor de plant bijzonder nuttig is om te bestuderen welke genen en genetische varianten ervoor zorgen dat planten reageren op verschillende omgevingen en hen helpen overleven. Wolfgang Busch gebruikt een systeemgenetische benadering, waarbij hij technieken uit de genetica, genomica en andere wetenschappelijke disciplines combineert om te begrijpen hoe wortelgroei in bepaalde omgevingen wordt bepaald door de genen van een plant. Genoombrede associatiestudies correleren genetische variatie met fysieke kenmerken, zoals het hebben van lange of korte wortels. Maar om zinvol te zijn, moeten studies de fysieke kenmerken van belang in significante hoeveelheden meten. Omdat het moeilijk is om wortels nauwkeurig en in grote aantallen te meten, heeft Busch een aantal geavanceerde technologieën en computationele methoden ingezet om wortels te evalueren. Met behulp van deze benaderingen kon Busch verschillende genen en hun genetische varianten ontdekken die bepalen hoe wortels groeien en reageren op de omgeving. Studies zoals deze blijven informatie verschaffen over hoe wortels geoptimaliseerd kunnen worden voor verschillende omgevingen of functies. Het lab heeft zijn werk onlangs uitgebreid naar een aantal van de wereldwijd meest relevante gewassoorten. Het doel is om mechanismen te identificeren die in alle soorten voorkomen en die aangepast kunnen worden om veerkrachtigere gewasvariëteiten te creëren.

Als uitvoerend directeur van Salk's Het planteninitiatief benuttenBusch wil planten helpen grotere, robuustere wortelstelsels te ontwikkelen die grotere hoeveelheden koolstof kunnen opnemen door deze in de grond op te slaan in de vorm van suberine, een van nature voorkomende koolstofrijke stof. Het team zal geavanceerde genetische en genomische technieken gebruiken om deze Salk Ideal Plants™️ te ontwikkelen. Deze planten verwijderen overtollige atmosferische koolstof en zijn beter bestand tegen omgevingsstress.