Fotosynthese van gewassen kan beter

Veel cultuurgewassen lijken qua opbrengst aan hun top te zitten. Ze gebruiken voedingsstoffen efficiënt, vangen het zonlicht optimaal op en sturen assimilaten voor een groot deel naar de oogstbare delen, zoals vruchten, knollen of graankorrels.

Door beter genetisch inzicht en juister kunnen meten, komt de laatste jaren een blinde vlek aan het licht: veel gewassen benutten de opgevangen zonne-energie helemaal niet zo efficiënt voor de fotosynthese.

Aarts: 'We weten nu dat er veel genen bij fotosynthese zijn betrokken en dat er variatie bestaat in de efficiëntie van deelprocessen. Vaak is die variatie in de orde van enkele procenten, maar als je al die geringe bijdragen door selectie en veredeling bij elkaar op weet te tellen, kom je wel tot 10 à 20 procent verbetering.'

Beschermingsmechanismen

De fotosynthese van planten is in de natuur niet optimaal. Het is een kwetsbaar en tegelijk nogal agressief proces dat voorzien is van vele beschermingsmechanismen. 'Cultuurgewassen teel je onder gecontroleerde omstandigheden, op het veld of in de kas. Daar heb je die beschermingsmechanismen niet zo hard nodig, zeker als ze ten koste kunnen gaan van de productie', zegt Aarts.

Onder optimale omstandigheden zijn de verschillen in fotosynthese-efficiëntie klein. Maar bij stress zoals koude, hitte of droogte, komen flinke verschillen in efficiëntie naar voren en daar kun je op selecteren. Het onderzoek gebeurt met de modelplant Arabidopsis, de zandraket, omdat alle genen daarvan goed in kaart zijn gebracht.

Nogal ingewikkeld

De vraag is natuurlijk waarom veredelaars dit niet veel eerder gedaan hebben. Het simpele antwoord is: het is nogal ingewikkeld. Een eerste punt is dat de gespecialiseerde meetapparatuur vroeger niet bestond. Ten tweede moet je onder goed gecontroleerde omstandigheden meten wil je de kleine verschillen kunnen ontdekken.

'Als je het in het veld doet, lukt het niet. En zelfs als je planten in een klimaatcel even verplaatst, zie je geen verschillen meer', zegt Aarts. 'Ze moeten eerst acclimatiseren voordat de variatie weer tot zijn recht komt. En die kleine verschillen zijn wel relevant. Want als we op deze manier op tien punten een kleine verbetering kunnen bereiken, komen we op een verbetering van zo'n 10 tot 20 procent.'

Veredelingsproces

Overigens is er geen lineaire relatie tussen fotosynthese en productie. 'De hogere efficiëntie kan tot een hogere opbrengsten leiden, maar ook tot een grotere aanmaak van bijvoorbeeld stoffen die de planten beschermen tegen belagers', vertelt Aarts.

Als duidelijk is welke genen meespelen en welke variatie er bestaat, kan je de beter presterende exemplaren selecteren en gebruiken in het veredelingsproces. Veredelingsbedrijven hebben veel belangstelling voor dit type onderzoek en ondersteunen het met financiële middelen.