Studenten beschermen fruitbomen tegen vorstschade met ‘prikpil’

Acht Wageningse studenten zet hun studie ruim een half jaar op pauze om samen te werken aan een oplossing voor vriesschade bij fruit en bloemen. Hun idee? Met een genetisch aangepaste bacterie fruitbomen ‘herprogrammeren’ om zo het moment van bloei uitstellen. Aanvoerder Johannes Heisterberg vertelt er enthousiast over vanuit zijn studentenwoning. “Je kunt het zien als een soort anticonceptie-prikpil voor bomen.”

Waarom ben je zo begaan met fruitbomen?

“Ik ervaarde de schade ooit van dichtbij. Mijn oom heeft een boomgaard en daar zie ik de enorme impact die weersomstandigheden hebben. Een flinke hagelbui vernielt het grootste deel van zijn opbrengst. Ook hier in de buurt van Wageningen wonen telers die last hebben van het weer, voornamelijk vorst. Zodra vorst op komst is, besproeien ze daarom hun planten met een beschermend laagje water of plaatsen ze vuurschalen in de bogaard. Dat kost behoorlijk wat werk en is – in het geval van de vuurschalen – ook nog best gevaarlijk.

Daarnaast is klimaatverandering, de oorzaak van vorstschade - een van de grootste bedreigingen voor mijn generatie. Schade bij fruitbomen laat maar weer zien hoeveel impact het heeft op iedereen. Minder fruit betekent niet alleen verminderde opbrengst voor de boer, maar ook duurdere vruchten waardoor ze maar voor een selecte groep beschikbaar zijn. Het gaat dus om meer dan alleen bomen.”

Jullie idee is om de fruitbomen te herprogrammeren met bacteriën. Hoe werkt dat?

“Planten regelen hun voortplantingsorganen [de bloemen, red.] met hormonen, net als wij mensen. Anti-bloeihormonen onderdrukken de bloei in de winter, terwijl pro-bloeihormonen het overnemen wanneer de temperatuur stijgt. Mijn team ontwikkelt speciale bodembacteriën die extra anti-bloeihormonen maken. Wanneer die bacteriën rondom de wortels van de fruitbomen groeien, injecteren ze het anti-bloeihormoon met een soort naald in de boomwortels. Zo’n shot zorgt ervoor dat de bomen geen bloemen maken.”

Voorkom je de bloei dan niet in zijn geheel?

“Onze bacteriën voeren de bomen extra anti-bloeihormoon, maar er is altijd sprake van competitie tussen anti- en pro-bloeihormonen in een plant. Als het écht lente is, maakt de boom zoveel pro-bloeihormonen, dat zij de wedstrijd winnen. De speciale bacterie stelt het moment van bloei dus uit, maar zal het nooit volledig onderdrukken. En mocht het nodig zijn, heeft onze bacterie een speciale noodknop waarmee we ze in een klap doden. Dan stopt de hormoonproductie natuurlijk ook direct.”

Hoe komen jullie aan die speciale, hormoonproducerende bacterie?

“We gebruiken de veelvoorkomende bodembacterie Pseudomonas
fluorescens en passen haar DNA aan in het laboratorium. We gebruiken
het genetische recept voor het anti-bloeihormoon uit bomen en zetten die in de
bacterie. Omdat de bacterie geen onderscheid maakt tussen haar eigen en dit niet-eigen genetische materiaal, produceert ze het hormoon in de cel en ‘schiet’ het vervolgens naar buiten. Daarnaast maken we nog wat extra aanpassingen in het DNA van de bacterie. Dat zijn veiligheidsmaatregelen die voorkomen dat de
bacterie in het wild door groeit.”

Dat klinkt als een flinke klus voor een groep jonge studenten met relatief weinig laboratoriumervaring.

Om precies die reden voel ik me nerveus en opgewonden tegelijk. Voor ons is dit het eerste project waar we helemaal zelfstandig aan werken. Natuurlijk krijgen we begeleiding, maar tijdens de studie werk je altijd voor iemand anders of voer je alleen een kort experiment uit. Nu wordt het serieus. Gelukkig kunnen we altijd terugvallen op de universiteit en onze begeleiders, dus echt ver zullen we niet vallen. Toch voelt het alsof we zelfstandig zijn, zoals een startup: we identificeerden een probleem en kwamen zelf met mogelijke oplossingen en kozen de beste eruit. Tegelijkertijd maken onze eigen website, een logo, zoeken we funding en communiceren we ons werk naar de buitenwereld. Een tijdje geleden hebben we bijvoorbeeld op een basisschool les gegeven over planten en bacteriën.

Dat zijn veel taken. Hoe verdelen jullie het werk?

We zijn maar een relatief kleine groep. Voor het technische deel werken vijf van onze studenten in het lab om de bacterie genetisch te modificeren. De overige drie studenten simuleren en modelleren ons idee op de computer. Zelf ben ik een van de labratten en kijk ik steeds vol bewondering naar wat mijn groepsgenoten voor elkaar krijgen met ingewikkelde software. Ze simuleren bijvoorbeeld hoe een enorme samenleving van bodembacteriën zich gedraagt en op elkaar reageert. Zo kunnen we inschatten hoe onze genetisch aangepaste bacterie interacteert met het complexe netwerk van bodembacteriën.

Hoe schat je jullie winkansen in?

Alle teams ontvangen tijdens de finale een bronzen, zilveren of gouden medaille. De Wageningse team hebben tot nu toe altijd de gouden medaille ontvangen, de hoogste onderscheiding die aangeeft dat hun werk excellent was. Wij willen die hoge standaard vasthouden en een gouden medaille in de wacht slepen. Naast de medailles kunnen we tijdens de finale prijzen winnen voor verschillende categorieën, van de beste promotievideo tot de beste presentatie, van het beste project in duurzaamheid tot het beste plantenproject. Uiteraard is er ook een hoofdprijs voor het beste team.

iGEM-teams hebben gemiddeld zo’n veertien studenten. Wij zijn maar met zijn achten en de competitie loopt tot november. Dan moeten we een proof of concept in handen hebben. Met maar 24 uur in een dag krijgen we waarschijnlijk minder voor elkaar dan andere teams. Toch ben ik optimistisch. Ons teams zit vol getalenteerde en gemotiveerde studenten. Daarom vertrouw ik erop dat we ergens in de top eindigen.