DIE WÊRELD VAN DIE KLEINSTES  (12)

SKOOLPROJEK

Lees reeks by Mikrobes - Wêreld van die kleinstes

Jac Schoonens

Die stikstofbindende bakterieë:
Van die bakterie-soorte wat die moeilike werk om stikstofgas te bind, kan uitvoer, is die eerste en belangrikste dié wat tot die geslag Azotobacter behoort.

Hulle is tweeledig-vormige koeël-bakterieë. Hierdie bakterieëhet vir hulle groei taamlik baie suurstof nodig en dit is dus duidelik dat hulle nie goed in sleg deurlugte grond kan lewe nie. Hoe beter die grond bewerk is, hoe beter kan die bakterieë gedy, en hoe meer stikstof sal dus deur hulle in die grond vasgelê word.

Behalwe stikstof het die Azotobacter-bakterieë as kos ook suikeragtige stowwe nodig. Daar is bevind dat daar altyd 'n bepaalde verhouding tussen die hoeveelheid vasgelegde stikstof en geabsorbeerde suikers is. Hierdie suikers en ander organiese stowwe kry die bakterieë uit plantoorblyfsels in die grond. In grond met 'n lae humusgehalte is groenbemesting, ook met nie-peulplante, en die toediening van plaasmis, vrot strooi, ens dus van groot belang.

'n Ander belangrike faktor vir die groei van die bakterieë is die reaksie van die grond. Azotobacter is glad nie lief vir suur nie en wil nie op suur grond (laer as pH 6) groei nie.

Die ander bakterie-soorte wat ook in staat is om die stikstof van die lug te bind, Clostridium. Maar hierdie bakterie is anaërobe, dws hy lewe sonder suurstof. Sy betekenis vir die stikstofbinding in die grond is dus kleiner as dié van Azotobacter. In normale grond, met goeie deurlugting, is daar te veel suurstof vir die lewe van Clostridiumbakterieë. Maar selfs al het die grond glad nie suurstof nie en kan hierdie bakterieë goed groei, dan is die hoeveelheid stikstof wat hulle bind, nogtans laer as dié van Azotobacter.

Tog moet 'n mens nie te veel waarde aan hierdie stikstofbindende bakterieë heg nie. Hoewel hulle van die lugstikstof gebruik kan maak, sal hulle dit nie doen as daar ammoniumverbindings of selfs nog hoër stikstofverbindings in die grond is nie. Hulle sal dan liewer hierdie verbindings as die lugstikstof gebruik. Daarom kan hierdie bakterieë slegs in stikstofarme grond van belang wees – maar dan moet daardie grond ook suikeragtige stowwe (koolhidrate) bevat – en dit sal maar min gebeur.

Knoppiesbakterieë
In 1888 het die navorsers Hellriegel en Wilfarth 'n interessante proef gedoen. Hulle het groen-ertjies gesaai in grond wat eers uitgewas is en dus nie meer nitrate of ander stikstofverbindings bevat het nie. Bowendien het hulle die grond nog verhit sodat alle mikrolewe daarin vernietig is. Natuurlik kon die ertjies nie daarin groei nie want in die grond was daar geen stikstofverbindinge waarmee hulle eiwit en protoplasma kon opbou nie, en ook nie mikrobes wat stikstof uit die lug kon vaslê nie.

Vervolgens het hulle van dieselfde uitgewaste en verhitte grond geneem en nitrate daarmee gemeng. In hierdie grond het die plante wel gegroei. Deur skeikundige ontledings het hulle vasgestel dat die hoeveelheid stikstof van die grond saam met dié van die plant, dieselfde gebly het. Indien daar byvoorbeeld een ons stikstof in die grond was voordat die ertjies gesaai is, het die grond later nog slegs 'n driekwart ons stikstofbevat en die plantjies 'n kwart ons. In 'n later stadium was daar nog 'n half ons in die grond en 'n half ons in die plant. Dit was dus 'n bewys dat die plant net die stikstof uit die grond opgeneem het en niks meer nie. Ook is daar nie stikstof verloor nie.

In 'n derde proef het hulle die grond uitgewas maar nie verhit nie. Gevolglik was daar nie meer stikstofverbindinge in die grond nie maar nog wel derduisende mikrobes. Nou het die plantjies ook gegroei Dit was interessant om aan die wortels van hierdie plantjies klein knoppies te sien en omdat die knoppies nie in die tweede proef gevorm is nie (dus in grond wat nie mikrobes bevat nie), het die ondersoekers 'n verband tussen die knoppies en mikrobes gesoek. Bowendien was dit duidelik dat die knoppies iets met die stikstof te doen moes hê want die plantjies het mos gegroei sonder dat daar stikstof in die grond was.

Die resultate van die proef was dus:
Proef 1: Nie stikstof en nie mikrobes nie: geen groei.
Proef 2: Stikstof, maar nie mikrobes nie: groei, maar nie knoppies nie.
Proef 3: Mikrobes, maar nie stikstof nie: groei en knoppies.

Hierdie proef was net met peulplante moontlik. Ander plante soos graan, wat in die proef getoets is gee geen knoppies nie.

Hoe ontstaan sulke knoppies nou, en wat is hulle betekenis?

Êrens in die donker grond kruip 'n langwerpige wesentjie tussen die sandkorrels deur. Hy swem met sy sweephaartjies deur klein waterstroompies en klim hier en daar oor 'n ruïne van wat vroeër 'n plantdeeltjie was. Agter hom swem-kruip nog meer sulke wesentjies. Hulle word deur iets aangetrek, en hoe verder hulle vorder, hoe sterker word die drang om by 'n bepaalde plek te kom. Eindelik kom die klompie bakterië in die nabyheid van 'n peulplant tot stilstand. Dit lyk asof die afskeidingsprodukte van hierdie wortel die bakterië op 'n geheimsinnige manier aangetrek het.

Net soos 'n afdeling soldate wat 'n vesting wil binnedring, staan die bakterieë voor die wortel en begin om wapens in werking te stel. Waarskynlik is dit 'n ensien (Cytase) waarmee hulle 'n plekkie in die wand van die wortelhaartjie aantas en 'n openinkie maak. Dan is die pad oop om dwarsdeur die haartjies in die wortel te kom. Nog dieper dring hulle in, langs en ook dwarsdeur die skorsselletjies van die wortel.

Party van die selletjies langs die pad wat die bakterieë volg, word onder invloed van die indringers geprikkel om te groei en vinniger te splits. Omdat op daardie plekke dus meer selletjies woeker as wat normaalweg die geval is, ontstaan daar 'n verdikking in die weefsel. Die gevolg is dat die skors en die opperhuid van die wortel na buite gedruk word en só 'n knoppie vorm. Binne-in die knoppie gaan die lewe van die bakterieë verder. Die plant sorg vir die voedsel van die bakterieë in die vorm van styselkorreltjies. Later as die knoppie oud en vervalle raak verdwyn die styselkorreltjies weer omdat hulle deur die bakterieë opgebruik is. So sorg die plant vir die bakterieë se kos, en die bakterieë betaal vir die kos deur stikstof te bind en dit aan die plant te gee.

Die vorm van die bakterieë in die knoppie verander ook. Hulle word groter en vorm sytakkies. Hulle gaan oor in die sogenaamde bacteroides en kry gewoonlik 'n V- of 'n Y-vorm. As die plant ouer word, sien ons hoe die bacteroides verskrompel. As hulle dood is, vorm hulle 'n goeie eiwitbron (stikstof) vir die plant. Van die bakterieë wat nie bacteroides geword het nie, kom later weer in die grond.

So 'n wortelknoppie bevat natuurlik baie stikstof want dit bestaan mos vir 'n belangrike deel uit bakterie-eiwit. Word die plantjies nou ingeploeg, dan sal al die stikstofverbindinge, afkomstig van die knoppies, en natuurlik ook die eiwit van die plant self, deur die grondmikrobes omgesit word in nitrate, waarvan die plante wat later op daardie grond sal groei, die voordeel sal trek.

Hierdie nuttige grondmikrobes dra die naam Rhizobium radicicola (Rhizoma-wortelstok). Hulle lewe ook vry in die grond mits daar stikstofverbindinge in is wat hulle as kos kan gebruik. Maar in daardie toestand kan hulle die lugstikstof nie gebruik nie en dus ook nie vaslê nie. Dit is slegs moontlik as hulle in die plant lewe.

Dit is ook belangrik om te weet dat die peulplante nie bakterieë toelaat om in te dring, en dus ook nie knoppies vorm, as die grond vrugbaar is en genoeg stikstof (nitrate) bevat nie. Slegs as hulle aan stikstof gebrek ly, roep hulle die hulp van die knoppiesbakterieë in.

Verder sien ons by hierdie bakterieë weer dieselfde verskynsel as by die ander nuttige grondmikrobes: hulle het suurstof nodig om goed bedrywig te kan wees. Ook vir hulle geld dit dat goed-deurlugte grond die beste is.

Elke soort peulplant het ook sy eie soort knoppiesbakterieë. Die bakterieë vir lusern sal byvoorbeeld nie so maklik in die lupiene indring nie en die bakterieë van die ertjies nie in die boontjie nie. Indien dit egter tog gebeur, dan sien 'n mens dat daar swak ontwikkelde plantjies is wat wel knoppies dra, en dat in die knoppies ook wel lewende bakterieë aanwesig is; die plant kry egter nie van daardie bakterie-soort stikstof nie.

Omtrent die lewe van die knoppiesbakterieë in die grond was alles nie so gou duidelik nie. Gewoonlik is hulle in die meeste grondsoorte aanwesig.  In grond wat pas bebou is, ontbreek hulle egter dikwels. Dit het die Hollanders gesien toe hulle die Wieringemeer ingepolder het. Die peulplante wou daarop nie goed groei nie. Sulke grond kan verbeter word deur aarde van ou, goeie grond daarmee te meng.  In werklikheid is dit dan nie die grond nie maar die mikrobes daarin wat die verbetering aangebring het. Daarom wou peulplante wel op die nuutbeboude grond groei as die regte knoppiesbakterie-soorte eers op die saad aangebring is.

Dit om dié rede ook begryplik dat byvoorbeeld sojabone wat oorspronklik uit Asië afkomstig is, nie die regte bakterieë in die grond in Europa of ander wêrelddele kan vind nie, en nie daarin wil groei nie. Word die saad eers met hierdie bakterieë 'geënt' , dan sal die plant wel groei.

Die eienskap van die knoppiesbakterieë om van lugstikstof gebruik te maak om daarmee eiwit op te bou, is letterlik en figuurlik 'n gawe van die natuur.

Die hele wêreld vra eiwit, wat hoofsaaklik in die vorm van dierlike eiwit soos vleis en suiwelprodukte, beskikbaar is. Die pad  wat die lugstikstof moet aflê om uiteindelik hierdie vorm te verkry, is:
Lugstikstof – knoppiesbakterieë-eiwit – peulplante – groenbemesting – plant – dier.

Behalwe die Rhizobium of knoppiesbakterieë is daar nog twee vorme van mikrobelewe op en in die plant.  Die eerste is die Mycorrhiza. Hieronder verstaan ons verskillende swamme wat op die wortels van bome lewe. Deur die groei van hierdie swamme en die omsettinge wat hulle deur middel van hulle ensieme verrig, berei hulle vir die bome belangrike grondstowwe voor.

Die tweede vorm van mikrobelewe is, in teenstelling met die ander waaroor ons tot nou toe gesels het, 'n skadelike. Hierdie mikrobes is die oorsaak van die gevreesde plantsiektes, soos ons later sal sien.

Volgende aflewering: Hoe onstaan kompos?