Wetenschap - 10 november 2017

Nieuwe weg naar betere fotosynthese

tekst:
Roelof Kleis

Wageningse genetici zijn er door middel van klassieke veredeling in geslaagd de fotosynthese in planten te verbeteren. Dat opent de weg naar een hogere opbrengst van gewassen.

© Wikimedia

Wetenschappers zijn voortdurend bezig de opbrengst van gewassen te verbeteren. Door veredeling zijn rassen ontwikkeld die bijvoorbeeld efficiënter gebruik maken van de beschikbare nutriënten of beter tegen droogte kunnen. De fotosynthese, de motor van de plant, bleef daarbij altijd buiten schot. ‘Veredeling op fotosynthese is lastig’, zegt persoonlijk hoogleraar Mark Aarts (Genetica van Plantadaptatie).

In het veld zijn veel factoren van invloed op de groei van een plant. ‘Het is daardoor moeilijk om de bijdrage van de natuurlijke variatie in fotosynthese aan de groei te meten’, zegt Aarts. Daar komt bij dat wetenschappers lang dachten dat de natuur zelf al voor een optimale fotosynthese heeft gezorgd. Daar zou nog maar weinig aan verbeterd kunnen worden.

infograpic.fotosynthes.jpg

Maar dat blijkt dus een misvatting, laat Wagenings onderzoek van de groep van Aarts zien. Zij lieten zandraketten bij weinig licht opgroeien en stelden de planten vervolgens bloot aan een vijf keer zo hoge lichtintensiteit. Aanvankelijk halveert de efficiëntie van de fotosynthese daardoor. De plant beschermt zich tegen zoveel licht, maar herstelt zich na verloop van enkele dagen.

Herstel
De snelheid van dat herstel varieert. Sommige zandraketten herstellen veel sneller dan andere. Die variatie is terug te voeren op onderlinge genetische verschillen. De groep van Aarts, met eerste auteur Roxanne van Rooijen, wist één gen (YS1, wat staat voor Yellow Seedling 1) te identificeren dat een belangrijke rol speelt in dat herstel. Sommige varianten van het gen zorgen voor snel herstel. Veredeling op een efficiëntere fotosynthese is dus mogelijk, concludeert Aarts.

Planten die efficiënter zijn in hun herstel hebben daarmee een voordeel
Mark Aarts

Het proof of principle is geleverd. En belangrijk is, vindt Aarts, dat het met klassieke veredeling kan in plaats van aan genen te gaan sleutelen. Daarmee is overigens niet gezegd dat YS1 het wondergen is dat tot betere gewassen leidt. Aarts: ‘Dit gen is op zichzelf niet het meest interessante
van ons onderzoek. Aanpassing van de fotosynthese is een heel ingewikkeld proces. Er zijn bij de zandraket minstens dertig verschillende genen bij betrokken. Wij hebben ingezoomd op dit ene gen.’

Bewolkt
Dat een plant zich snel kan aanpassen aan het licht is belangrijk. ‘In het veld komt een plant met veel verschillende lichtomstandigheden in aanraking. Het verschil tussen een zonnige of bewolkte
dag bijvoorbeeld. Planten die efficiënter zijn in hun herstel hebben daarmee een voordeel.’ Of en hoe dat voordeel zich vertaalt in een betere groei moet overigens nog blijken. Het onderzoek vond bovendien plaats in de modelplant zandraket. Onderzoek aan gewassen moet nog plaatsvinden.

De Wageningers ontrafelden ook hoe het YS1-gen de fotosynthese beïnvloedt. Licht beïnvloedt de expressie van het gen, dat codeert voor een eiwit  dat actief is in de chloroplasten, de bladgroenkorrels waar de fotosynthese plaatsvindt. In planten met de meest gunstige vorm van het YS1-gen is die expressie veel minder afhankelijk van een verandering in lichtintensiteit dan in planten met de meest ongunstige vorm. Deze planten herstellen daardoor sneller van een verandering in licht-intensiteit.  


Re:ageer