Lange tijd heerste de overtuiging dat de fotosynthese eigenlijk niet beter kan. Maar dat idee is van de baan: stapje voor stapje komt een nieuwe ‘groene revolutie’ dichterbij: planten die aanmerkelijk sneller groeien en veel meer produceren. Dat vergt nog veel fundamenteel onderzoek. Emilie Wientjes van Wageningen University & Research heeft een beurs ontvangen voor onderzoek naar de flexibiliteit van fotosynthese.
Fotosynthese is eigenlijk het laatste terrein waarop nog grote stappen kunnen worden gezet om de voedselproductie voor een groeiende wereldbevolking te verhogen. “Gewassen vangen licht al heel efficiënt door snel de bodem te bedekken. Ook sturen ze de assimilaten efficiënt naar de oogstbare delen. In granen bijvoorbeeld gaat 60% van de suikers naar de korrel. Op beide aspecten is met veredeling geen grote vooruitgang meer te boeken. Blijft over de fotosynthese: die is nog weinig geoptimaliseerd”, vertelt Emilie Wientjes.
Investeren in fundamenteel onderzoek
Wereldwijd zijn er grote inspanningen om dat te veranderen. In de VS stimuleert de Bill & Melissa Gates Foundation uitgebreide onderzoeksprojecten. In de EU hebben onderzoekers uit 17 Europese landen de handen ineen geslagen binnen het programma Photosynthesis 2.0.Grote investeringen in fundamenteel onderzoek dus. En dat is ook noodzakelijk, want fotosynthese is zeer ingewikkeld: een eindeloze opeenvolging van chemische reacties, terugkoppelingen en vertragende beschermingsmechanismen. Heel veel genen, regeleiwitten, hormonen en andere stoffen versnellen, vertragen of blokkeren deelprocessen. Daar moet allemaal zicht op komen, want het is niet een kwestie van één doorbraak, maar geleidelijk bouwen aan een beter systeem.
Aanpassen aan lichtvariatie
Wientjes heeft één van de gewilde Vidi-beurzen van NWO binnengehaald: 800.000 euro voor de opbouw van een nieuwe onderzoekslijn. “We gaan onderzoeken hoe planten zich aanpassen aan variaties in lichtsterkte en lichtkleur. We weten al dat bladgroenkorrels bij een hoog lichtniveau minder licht absorberen dan bij een laag lichtniveau. Wat we nog niet goed begrijpen is waarom sommige plantensoorten in diepe schaduw kunnen groeien, waar er zo weinig licht is dat de meeste planten er niet overleven. De meeste land- en tuinbouwgewassen doen het van nature goed in de volle zon, maar door de hoge plantdichtheid wordt ongeveer de helft van de suikers door schaduwbladeren geproduceerd. Het kan dus nuttig zijn als deze gewassen zich beter aan schaduwcondities kunnen aanpassen”, vertelt ze
Doorzichtigheid
Het heeft onder andere te maken met de interne organisatie in de bladgroenkorrels. “We gaan nu onderzoeken hoe die organisatie verandert en welke factoren dat bepalen. Het gaat dan zowel om aanpassing aan lichtintensiteit en -kleur op de korte termijn – minuten tot uren – als de lange termijn, dagen”, vertelt ze.Bij planten die dicht op elkaar staan krijgen de bovenste bladeren te veel licht en de onderste te weinig. “Als je meer doorzichtige bladeren zou hebben, zouden de onderste meer licht krijgen. Die doorzichtigheid heeft veel te maken met de manier waarop de thylakoïden in de bladgroenkorrels gearrangeerd zijn. Bij een andere rangschikking valt het licht meer door het gewas heen”, zegt ze.
Genetische modificatie
De vraag is wanneer al deze deelstappen daadwerkelijk leiden tot verbeterde gewassen, die veel meer produceren. Wat dit betreft is er een groot verschil tussen de EU en de VS. Veel van de mogelijke verbeteringen zullen moeten plaatsvinden via genetische modificatie (gmo). In de EU heerst een ban op gmo-gewassen (behoudens uitzonderingen), in de VS vinden de eerste proeven met verbeterde cultuurgewassen plaats.
Tijs Kierkels.
