Nieuws
Miljoenen voor onderzoek naar hoe planten voelen: nuttig of verspilling?
Wageningse onderzoekers leiden de komende tien jaar een grootschalig onderzoek naar de tastzin van planten. Daarvoor ontvingen ze eind maart 22,8 miljoen euro. Waarom stoppen we daar zoveel geld en tijd in?
Niet alleen mensen en dieren voelen aanraking. Ook planten registreren en reageren op tast. Zo klapt het kruidje-roer-me-niet zijn bladeren in als je ‘m aanraakt, klemt de vleesetende venusplant zijn bladeren dicht zodra het een prooi voelt en krullen de tentakels van klimplanten om zodra ze houvast voelen. Ook alle andere planten hebben een soort tastzin. Zet een stap op het gras en de sprieten voelen de druk van je voeten en passen daar hun groei op aan. Hoe zulke aanrakingen de biologische processen in een cel precies aanpassen, weten onderzoekers nog niet. Met de recente subsidie gaan wetenschappers van zeven universiteiten dit tot in detail uitzoeken. Maar wat hebben we eraan?
Vechten tegen binnendringende ziekteverwekkers
Wetenschappelijk onderzoek naar de tastzin van planten kan de landbouw een enorme boost geven. Planten, inclusief onze voedselgewassen, worden voortdurend bedreigd door plagen en infecties. De eerste stap in een aanval is vaak fysiek contact: wanneer ziekteverwekkers zoals aaltjes een plant aanvallen, doorboren ze met enorme kracht de harde celwanden. “Zodra we weten hoe de plant die kracht voelt en het zijn verdediging activeert, kunnen we dat sturen”, zegt Joris Sprakel, hoogleraar mechanobiologie. Bijvoorbeeld door de plant onderscheid te leren maken tussen bedreigingen en onschadelijke prikkels. Zo kunnen we gewassen straks mogelijk beter beschermen tegen ziekten en het gebruik van bestrijdingsmiddelen verminderen.
Synthetische zaden
Naast bescherming biedt kennis over tastzin ook kansen voor nieuwe veredelingstechnieken, waaronder synthetische zaden. Daarbij kapselen wetenschappers aangepaste stukjes van de moederplant in een gel die uitgroeien tot een exacte kopie van de moeder. Dat is handig als de moederplant precies de juiste eigenschappen (zoals goede vruchten of afweerstofjes) bezit. Synthetische zaden hebben echter een nadeel: ze missen een beschermende zaadhuid. En dat is een groot gemis, volgens Sprakel. “De zaadhuid beschermt de binnenkant tegen uitdrogen en vertelt het wanneer het tijd is om te ontkiemen”, licht hij toe. Met kennis over de krachten tussen de zaadhuid en de binnenkant van het zaad kunnen wetenschappers straks een synthetisch jasje maken voor kunstmatige zaden. Een grote winst voor de zadensector.
Mechanica is tot nog toe vrijwel buiten beeld gebleven tijdens weefselkweek.
Mallen voor weefselkweek
Exacte kopieën, of klonen, maken van planten kan ook op een andere manier: via weefselkweek. Dat is een veelgebruikte methode in laboratoria en veredeling waarbij onderzoekers losse cellen of kleine stukjes van een plant direct laten uitgroeien tot een nieuw exemplaar. Hoewel die methode al een eeuw gebruikt wordt, werkt ze nog altijd niet optimaal. Het proces vereist vrijwel altijd extra hormonen en andere signaalstoffen.
De Wageningse wetenschappers vermoeden dat die cellen context missen. “Normaal gesproken drukken cellen in weefsels tegen elkaar”, legt Weijers uit. Maar die mechanica is tot nog toe vrijwel buiten beeld gebleven tijdens weefselkweek in de veredeling en vermeerdering van planten. Daarom willen de onderzoekers die krachten van buitenaf namaken door de cellen in nieuwe, speciaal daarvoor ontwikkelde materialen te groeien. “We houden de cellen dan voor de gek”, vult Sprakel aan. “Ze denken dan buurcellen te voelen en we verwachten dat ze daardoor beter groeien zonder extra hormonen.”
Het project biedt jonge onderzoekers een unieke kans om zich niet op één veld te richten, maar multidisciplinair bezig te gaan.
Interdisciplinaire opleidingen
Om deze drie toepassingen uit te werken, moeten de onderzoekers eerst uitzoeken hoe planten precies reageren op krachten. Ze verwachten een groot deel van die basiskennis de komende vijf jaar te verzamelen. Daarna zullen ze steeds meer pijlen richten op de toepassing van die kennis in weefselkweek, synthetische zaden en ziektebescherming van gewassen. Om dat alles voor elkaar te krijgen, is er heel wat onderzoek nodig: er is ruimte voor maar liefst 57 onderzoekers. “We gebruiken tachtig procent van het budget om jonge onderzoekers (promovendi en post-docs) aan te nemen en op te leiden”, vertelt Weijers. Omdat het project biologie, natuurkunde, scheikunde en materiaalkunde met elkaar verbindt, biedt dit jonge onderzoekers een unieke kans om zich niet op één veld te richten, maar multidisciplinair bezig te gaan.
Een beetje meer kennis kan al enorme voordelen bieden voor de landbouw en voedselzekerheid.
De vraag hoe planten aanraking en kracht voelen lijkt in eerste instantie misschien niet zo boeiend of nuttig. Toch is het een onontdekt terrein dat de wereldvoedselvoorziening mogelijk flinke stappen vooruit helpt. De onderzoekers van het consortium zijn optimistisch. Een beetje meer kennis kan al enorme voordelen bieden voor de toekomst van de landbouw en voedselzekerheid wereldwijd. Hoeveel vooruitgang het onderzoek onze landbouw exact zal opleveren, kunnen we echter pas over tien jaar beginnen in te schatten.