Elk proces in de plant wordt aangestuurd door genen. Moderne technieken maken het mogelijk te meten of relevante genen actief zijn. De mogelijkheden zijn bijna eindeloos: is de plant voldoende afgehard? Is er al een omslag van vegetatief naar generatief? Werkt een biostimulant wel? Er bestaat inmiddels een aantal handzame testen.
Veel gewassen maken een switch door die je aan de buitenkant niet kunt zien. Ze reageren bijvoorbeeld op kou en gaan in rust. Na voldoende kou kunnen ze dan bloeien. Of ze al bloeivaardig zijn, kun je echter zelf niet zien.
Een heel ander voorbeeld is de reactie op plantversterkers. Toediening daarvan kan ervoor zorgen dat de plant afweerstoffen tegen ziekten en plagen gaat maken. Maar ook hier is op het oog niet te bepalen of dat voldoende gelukt is en of de plant weerbaar is zodra een schimmel opduikt.
Meer messenger-RNA
“Als de plant een verandering in de omgevingsfactoren opmerkt, schakelt hij bepaalde genen aan of uit. Daarmee worden processen in gang gezet om op die verandering te reageren”, legt Frank Hoeberichts van NSure in Wageningen uit.
‘Actief zijn’ betekent bij genen dat de erfelijke informatie wordt gekopieerd in de vorm van messenger-RNA (mRNA). Dat mRNA gaat naar de eiwitfabriekjes in de cel, de ribosomen, en vormt daar de instructie wat er gemaakt moet worden. De gefabriceerde eiwitten zorgen zelf voor de gewenste eigenschap (kouderesistentie, bloeibaarheid, weerbaarheid) of zetten weer andere processen in gang. “Als een gen actiever wordt, krijg je meer mRNA. De hoeveelheid daarvan kun je bepalen”, vertelt hij.
“Bij de aanpassing aan koude bijvoorbeeld zijn honderden genen betrokken. Dat is te veel voor een test. Daarom zoeken we naar ongeveer tien genen die heel sterk reageren en in verschillende processen een rol spelen. Om de juiste kandidaten te selecteren, bekijken we de samenhang tussen een fysiologische reactie en in welke processen deze genen een rol spelen”, vertelt collega Nathalie Verhoef.
Omvorming tot praktijktest
NSure is een spin-off van Wageningen University & Research, verzelfstandigd in 2006. Sindsdien zijn er tests voor ongeveer tien gewassen ontwikkeld. De verwachtingen van deze techniek waren hooggespannen en zijn dat eigenlijk nog steeds. Toch verloopt de ontwikkeling van praktijktests vooralsnog mondjesmaat. Dat komt door de benodigde financiering van het voortraject, de selectie van de juiste genen. Omvorming tot een praktijktest is vervolgens niet zo ingewikkeld.
Dit is typisch een voorbeeld van een innovatieve techniek die door het opheffen van Productschap Tuinbouw en andere productschappen in de ontwikkeling is geremd. Het bedrijf is uniek, alleen het Franse Vegepolys beweegt zich enigszins op hetzelfde vlak.
Genactiviteitstest
Een aantal voorbeelden van testen die praktijkklaar zijn: bij hortensia is het belangrijk om te weten wanneer de plant voldoende is afgehard zodat hij veilig de temperaturen in de koelcel kan doorstaan en de teler verzekerd is van goede bloei. Deze genactiviteitstest wordt inmiddels in de praktijk gebruikt. “We hebben het achterliggend onderzoek in Nederland, Frankrijk, Duitsland en Noorwegen uitgevoerd om de juiste genen uit te zoeken die onder alle omstandigheden veranderingen laten zien”, vertelt Verhoef.
Een soortgelijke test bestaat voor aardbeiplanten. Deze geeft aan wanneer ze veilig de koelcel in kunnen. Een toets, ontwikkeld voor viburnum, laat juist zien wanneer ze genoeg koude hebben gehad om te bloeien. “De telers willen ze vroeg in het seizoen forceren, maar als ze nog niet genoeg koude hebben gehad, krijg je ongelijke en slechte bloei”, vertelt ze.
Verder zijn er testen voor appel/peer (detectie van behandeling met 1-MCP), peen (voorspelling risico op zwarte vlekken), coniferen (mate van afharding) en kiwi (mogelijkheden rustdoorbreking).
Teler neemt zelf monster
Alle testen zijn op verzoek van klanten ontwikkeld. “In principe kunnen we dit voor alle gewassen. Je hebt vooraf geen kennis over het genoom – de hele set genen – nodig. Het kan dus ook heel goed voor kleine gewassen, waar weinig onderzoek is gedaan. De test zelf is niet duur; maar de ontwikkelkosten – om de juiste genen uit te kiezen – kunnen wel een rem vormen”, vertelt Hoeberichts.
De procedure voor de gebruiker is niet ingewikkeld. De teler neemt een monster van vrucht of blad en maalt het materiaal fijn samen met een extractievloeistof. Vervolgens brengt hij met een pipet wat van het sap op een speciaal kaartje, dat het mRNA fixeert. Vervolgens gaat het kaartje op de post.
“In het lab ponsen we stukjes uit het kaartje, zodat we een afgepaste hoeveelheid hebben. Die zuiveren we en vervolgens isoleren we het mRNA”, zegt hij. Het erfelijke materiaal gaat daarna in een qPCR-machine. Die vermenigvuldigt in verschillende cycli de stukjes mRNA, totdat de hoeveelheid meetbaar is. Hoe sneller dat is, hoe meer er oorspronkelijk aanwezig was. Vervolgens moeten de resultaten worden geïnterpreteerd. Verhoef: “De teler krijgt die interpretatie in een toegankelijke vorm, bijvoorbeeld op een schaal van 0 tot 3; 0 is geen activiteit, 3 is de volle activiteit.”
Weerbaarheid
Verhoef heeft eerder samen met Wageningen University & Research in Bleiswijk onderzoek gedaan naar de genactiviteit van tomaat en gerbera bij een aantasting van Botrytis en meeldauw. Ze is eveneens betrokken bij de voorspelling van koprot bij ui binnen het programma Uireka.
Meer zicht op weerbaarheid van planten en de respons op versterkende middelen is een belangrijk onderzoeksveld. “Als je dat kunt bereiken heb je de ‘holy grail’ in handen. Er bestaan genen die reageren voordat je ook maar iets aan de plant ziet, zodat je in een vroeg stadium kunt ingrijpen. Van de andere kant zou je kunnen controleren of een versterkend middel wel voldoende effect heeft gehad, of dat er nog een behandeling nodig is”, geeft haar collega aan.
Duidelijke vorderingen op het gebied van weerbaarheid zouden dus voor een doorbraak van de technologie naar toepassing op grote schaal kunnen zorgen. “Verder zou het handig zijn als je de volledige bepaling in de kas zou kunnen doen. Dan heb je een draagbare qPCR-machine nodig en je moet in staat zijn om de isolatie ter plekke te doen en niet in het lab”, geeft de onderzoeker aan.
Biostimulanten
Naast de ontwikkeling van testen voert het bedrijf veel contractonderzoek uit. Dat gaat veelal over het effect van middelen zoals biostimulanten: welke genen veranderen bij een behandeling en welke processen beïnvloedt het middel. Als dat duidelijk is, kan het middel worden geoptimaliseerd en bepaald welke concentratie en manier van toepassing het beste resultaat geeft.
Tekst: Tijs Kierkels, beeld: Wilma Slegers
