Wetenschap - 17 april 1997

Klonen van planten is big business in Europa

Klonen van planten is big business in Europa

Klonen van planten is big business in Europa
Netwerk moet onderzoeksveld wetenschappelijker maken
Onderzoekers aan plantenembryo's kregen vorig jaar 24 miljoen gulden van de Europese Unie. De zaadindustrie toont grote interesse, evenals een Frans champagnehuis. Het mede door dr Sacco de Vries van de vakgroep Moleculaire biologie opgerichte European plant embryogenesis network moet nu een hoop kennis over de ontwikkeling van embryo's bij elkaar brengen. Een van zijn oio's, dr ir Marcel Toonen, promoveerde op 11 april op een systeem, waarmee hij het ontstaan van een embryo uit een enkele cel bestudeerde
Wat ze nu met dieren kunnen, konden wij allang, vertelt moleculair bioloog dr Sacco de Vries. Hij doelt op het klonen van planten met superieure eigenschappen. Met wortelplanten kon dat als eerste, in 1958. Een cel van een volwassen plant kan onder invloed van het plantenhormoon auxine uitgroeien tot een plantenembryo, ook wel somatisch embryo genoemd. Zo'n embryo uit een petrischaaltje of reageerbuis kan zich vervolgens ontwikkelen tot een hele plant
De vorming van embryo's uit een suspensie van plantencellen is een vorm van weefselkweek. Het proces is nu nog vrij moeilijk beheersbaar. Slechts een deel van de cellen ontwikkelt zich tot een embryo. Aan de vorm van de cellen kun je niet zien welke, toonde dr ir Marcel Toonen aan. Ook een bestaande marker bleek niet effectief. Verder is er nog weinig duidelijk over welke factoren de ontwikkeling van een cel tot een embryo stimuleren
Daarnaast heeft de gebruikte synthetische vorm van het plantenhormoon auxine bijwerkingen. Planten kunnen somatische embryo's vormen omdat ze heel flexibel zijn. Die flexibiliteit is tegelijkertijd ook een bron van variatie. Het is dus nog de vraag of ze helemaal uniform te krijgen zijn, zegt De Vries. Iets wat voor kwekers uiteindelijk belangrijk is
Op dit moment is somatische embryogenese nog geen commerciele vermenigvuldigingsmethode. Dr Gerrit-Jan van Holst, onderzoeksleider van de afdeling Celbiologie en somatische planten van het zaadbedrijf S&G Seeds bv, ziet voor de toekomst wel goede perspectieven. Het kan een goedkope weefselkweekmethode worden, omdat hij verwacht het proces in de toekomst te kunnen automatiseren
Cel-volgsysteem
Om te bekijken hoe en waarom cellen zich in een petrischaaltje tot een embryo ontwikkelen, gebruikte dr ir Marcel Toonen een cel-volgsysteem, waarop hij 11 april in de Aula promoveerde. Voordat hij met zijn oio-project begon, lagen er een aantal beweringen. Zo zouden volgens sommige onderzoekers alleen kleine cellen embryo's vormen en volgens andere deden juist grote dat. Tijd voor systematisch onderzoek, dat opponent prof. dr Jacques van Went tijdens de promotie aanduidde als monnikenwerk, wat niet veel meer gebeurt in tijden waarin de drang naar snelle onderzoeksresultaten groot is
Toonen legde plantencellen vast in een gel in een petrischaal. Met een computergestuurde microscooptafel kon hij grote aantallen cellen volgen in de tijd. De beelden nam hij op video op. Als we dit systeem niet hadden, zouden we zo'n duizend foto's per dag hebben moeten maken om de ontwikkeling van zoveel cellen in de tijd te volgen, vertelt hij. Om cellen die later een embryo vormde te identificeren, dacht hij de marker JIM8 te kunnen gebruiken
Zijn experimenten lieten echter zien dat de hoeveelheid monoclonaal antilichaam JIM8 dat aan de cellen bindt, alleen iets zegt over hoeveel cellen in de cultuur later een embryo vormen en niet welke cellen. Dat was jammer. Onze hoop was erop gevestigd dat we met deze marker de embryogene cellen eruit konden halen.
Vuurvliegjes-gen
Een vuurvliegjes-gen dat voor het uitzenden van geel-groen licht kan zorgen, hielp de onderzoeksgroep van De Vries verder in hun zoektocht naar kenmerken van cellen die in staat zijn een embryo te vormen. Toonen plaatste het vuurvliegjes-gen voor een gen dat het startsignaal geeft voor de activering van een ander gen. Dat andere gen is betrokken bij de vorming van het protoderm, de beschermende buitenste cellaag van het embryo. Met zijn meetapparaat kon hij laten zien dat de meeste cellen waarbij het vuurvliegjes-gen geactiveerd was en die dus groen-geel licht uitzonden, zich ook verder ontwikkelden tot een embryo. Dat was geen verrassing, maar het systeem bood mogelijkheden om ook iets over de functie van andere genen te weten te komen
Toonen's collega dr Ed Schmidt had namelijk ondertussen bij het screenen van het DNA van worteltjes een gen gevonden dat waarschijnlijk heel vroeg in de embryogenese een functie heeft, het zogenaamde somatische embryogenese receptor kinase gen (serk-gen). Toonen's methode toonde aan dat cellen waarin het serk-gen is aangeschakeld, inderdaad een embryo vormen
Op de marker, die aangeeft dat een cel bezig is zich tot een embryo te ontwikkelen, is inmiddels patent verkregen. S&G Seeds, dat dit patent van de vakgroep heeft gekocht, heeft een goede koop gedaan. De marker is gewild
Van Holst van S&G Seeds, die in de begeleidingscommissie voor Toonen's onderzoek zat, heeft nog geen direct nut van het onderzoek van Toonen. S&G wil weten hoe een groter deel van de cellen zich tot een embryo ontwikkelt. Daar is toegepaster onderzoek voor nodig, aldus Van Holst
Het onderzoek van Toonen maakt deel uit van het European plant embryogenesis network, dat vorig jaar is opgericht. Drie van de vier opponenten tijdens zijn promotie zijn ook deelnemers van het netwerk, waar in totaal 43 onderzoekslaboratoria en tien bedrijven verspreid over heel Europa aan deelnemen
Jaloers
Oorspronkelijk waren de huidige deelnemers van het netwerk concurrenten bij een subsidie-aanvraag van de Europese Unie, vertelt coordinator De Vries. Toen de Europese Unie plantenembryogenese als thema binnen haar biotechnologieprogramma koos, had De Vries gezegd: Als er twee projecten goedgekeurd worden, word ik wel coordinator van die twee groepen. Tot zijn verbazing keurde de Europese Unie niet slechts twee, maar alle vijf projectaanvragen goed. Zo werd De Vries coordinator van een project van zo'n 24 miljoen gulden. Amerikaanse onderzoekers die De Vries kent, zijn daar een beetje jaloers op
Het netwerk moet de samenwerking tussen embryogenese-onderzoekers verbeteren en kennis over embryogenese bij elkaar brengen. Het weefselkweekonderzoek is van oudsher heel empirisch gericht, meent De Vries. Het ging er vaak om of er een plant groeide onder bepaalde omstandigheden en niet hoe en waarom. Ook ontwikkelden de disciplines die een deel van de embryogenese bestudeerden, zich los van elkaar. Het netwerk moet nu het wetenschappelijke gehalte van het hele onderzoeksterrein verhogen
Op de Internet-site komen binnenkort alle onderzoeksprojecten van de deelnemers te staan. Zo is voor iedereen makkelijk na te gaan wie aan welk thema onderzoek doet, commercieel gevoelige informatie uitgezonderd Er was nog een bedrijf dat eigenlijk geen informatie over zijn onderzoek op Internet wilde. Die moest deze maand kiezen: meedoen op Internet of uit het netwerk stappen. Het geld van de Europese Unie is in principe voor iedereen, daar kan een bedrijf geen claim op leggen, stelt De Vries. Het bedrijf heeft ervoor gekozen mee te blijven doen.
Telefoontje
Het netwerk moet ook niet bureaucratisch worden. De server waar de Internet-site op staat, is de tweede computer op De Vries kamer. Zo kan hij snel nieuwe informatie op het net zetten. Iemand die op Internet ziet dat een ander in het netwerk interessante kennis in huis heeft, kan bellen. En als die hier vervolgens wil komen werken, is dat in principe met een telefoontje te regelen. De deelnemende groepen hebben allemaal een procent van hun budget gereserveerd voor reiskosten
Een moeilijk punt voor het netwerk is de concurrentie tussen de deelnemende bedrijven. Besloten is dat basiskennis voor iedereen toegankelijk is. Voor echte commercieel interessante informatie gaan alleen een onderzoeker en een industriele partner samen aan tafel zitten
Sommige bedrijven zijn ook vanwege minder voor de hand liggende redenen geinteresseerd. Zo is het Franse champagnehuis Moet Chandon een van de afnemers van kennis uit het European plant embryogenesis network. Het druivenras waar champagne van wordt gemaakt moet zuiver blijven. Als telers druivenplanten van dat ras kruisen met andere rassen, mogen zij de wijn volgens de Franse wet geen champagne meer noemen. Inteelt is het gevolg, waardoor de gevoeligheid voor ziektes en plagen enorm is toegenomen. Als veredelaars iets willen verbeteren aan het ras, kunnen ze dat doen met genetische modificatie van embryo's die buiten de plant tot ontwikkeling zijn gekomen, aldus De Vries
Inmiddels is nog een zesde project bij het netwerk gekomen. Dat gaat over het klonen van een plant in de plant zelf. Het is een extreem riskant project, maar als het goede resultaten oplevert, zijn er veel toepassingen, vertelt De Vries enthousiast. Ik betwijfel of ze dit project ook goedgekeurd hadden als we geen netwerk begonnen waren.
Ongeslachtelijk
Als ongeslachtelijke voortplanting in het zaad zelf mogelijk is, krijg je erg uniforme homozygote planten. Het embryo is dan een kloon van de plant met goede eigenschappen, maar wel keurig ingepakt in het zaad; er zijn geen nieuwe machines nodig bij de productie. Sommige planten doen dat van nature al; die kunnen zich zowel geslachtelijk als ongeslachtelijk voortplanten
Met ongeslachtelijke voortplanting kun je de door veredelingsbedrijven veel verkochte steriele planten toch zaad laten vormen. Als dat een beheersbaar proces wordt, kunnen veredelingsbedrijven besparen op hun veredelingsprogramma's. Ze hoeven dan de oude niet-steriele lijnen niet meer te blijven kweken. In twee jaar is dit een booming onderzoeksveld geworden. Eigenlijk verbaas ik me steeds weer over hoeveel geld er in dit onderzoek omgaat.

Re:ageer