Het lijkt zo logisch, elke plant draagt die bladgroenkorrels in zich die optimaal bijdragen aan de groei en ontwikkeling van de plant. Dat is althans wat men altijd aangenomen heeft. Toch blijkt het anders in elkaar te steken, zo tonen onderzoekers van Wageningen University & Research (WUR) aan in een wetenschappelijke publicatie die afgelopen week verscheen in Nature Plants.

In het artikel beschrijven de onderzoekers een methode om de organellen en mitochondriën van de ene plant volledig te vervangen door de organellen van een andere plant, terwijl de chromosomen onveranderd blijven. De organellen (de bladgroenkorrels) zijn belangrijk voor de fotosynthese. De mitochondriën zijn belangrijk voor de energievoorziening. Ze voerden hun onderzoek uit met de modelplant zandraket (Arabidopsis thaliana).

Type bladgroenkorrel

Onderzoeker Erik Wijnker: “Nu het mogelijk is om de organellen van een plant met een efficiënte genetische truc te vervangen, kunnen we de oorspronkelijke planten vergelijken met planten met ‘nieuwe’ organellen. Daardoor is het eenvoudig te bepalen welke nieuwe combinaties van organellen en chromosomen tot de beste eigenschappen van de plant leiden. Zo weten we voor een bepaald type bladgroenkorrel inmiddels op voorhand dat als we die in een zandraket brengen de fotosynthese verbetert.”

Betere fotosynthese

Planten gebruiken slechts een fractie van het opgevangen zonlicht voor fotosynthese. Verbetering van dat proces wordt gezien als de sleutel naar een efficiëntere plantengroei, waardoor de footprint van landbouw op de omgeving kan verminderen en we in de toekomst beter in staat zullen zijn om de groeiende wereldbevolking te voeden. Lang werd gedacht dat fotosynthese niet was te verbeteren.
De laatste jaren wordt, onder andere binnen de WUR, gewerkt aan verschillende methodes om de fotosynthese van planten dusdanig te verbeteren dat planten meer van het opvallend zonlicht gebruiken voor de productie van biomassa. Als dit lukt, kunnen planten met verbeterde fotosynthese een belangrijke nieuwe bijdrage leveren om het voedselprobleem aan te pakken zonder het klimaat verder te verslechteren.

Revolutie in plantenveredeling?

Momenteel wordt binnen de plantenveredeling vrijwel geen gebruik gemaakt van de natuurlijke variatie in bladgroenkorrels en mitochondriën. Onderzoeker Pádraic Flood: “Er is een enorme natuurlijke variatie aan bladgroenkorrels in de natuur, maar het ontbrak onderzoekers aan eenvoudige methoden om vast te stellen welke bladgroenkorrels gewilde eigenschappen bezitten.”
De bijdrage van bladgroenkorrels en mitochondriën aan de groei van de plant is notoir lastig in te schatten. Met de methode zoals beschreven in deze publicatie is dat veel eenvoudiger en daarmee is het gebruik van deze kennis voor veredelingsbedrijven veel toegankelijker.

Beter presterende planten

Promovendus Tom Theeuwen: “De genetische truc die we voor zandraket gebruiken berust op genetische modificatie.” Het gebruik daarvan voor gewassen is in Europa aan strenge regels gebonden, maar met de huidige moderne veredelingsmethodes is het gelukkig heel goed mogelijk om in korte tijd vergelijkbare nieuwe combinaties van organellen en chromosomen te maken. “Nu we hebben aangetoond dat dit tot beter presterende planten kan leiden, is een aantal bedrijven geïnteresseerd om te weten of dit ook voor hun gewassen geldt. Daarnaast biedt het voor ons een nieuwe manier om te onderzoeken of we de fotosynthese van planten beter kunnen begrijpen en verbeteren, door het maken en testen van nieuwe combinaties.”
Dit onderzoek is mede gefinancierd door de Nederlandse Organisatie van Wetenschappelijk Onderzoek (NWO), Plantum (de branchevereniging voor de sector zaden en jonge planten) en de groentenveredelingsbedrijven Bejo Zaden en Rijk Zwaan.