Welkom bij
Moderne landbouw
!
Penn State-onderzoeker Sally Mackenzie was niet echt van plan om sojabonen bang te maken. Maar dat deed ze toen ze het MSH1-gen van de plant het zwijgen oplegde. Hoewel de planten onder perfecte omstandigheden groeiden, hadden ze plotseling het gevoel dat ze met een breed scala aan stress tegelijk te maken kregen:droogte, extreme kou en hitte, hoge lichtniveaus en meer. Planten reageerden door genreacties te versterken om met de stress om te gaan. Toen Mackenzie die planten kruiste met de oorspronkelijke stam, 'herinnerde' het nageslacht zich de stress van de ouderplanten en groeide het krachtiger, veerkrachtiger en productiever op. De ontdekking heeft belangrijke implicaties voor het kweken van planten die zijn voorbereid op klimaatextremen.
Het duurde ongeveer tien jaar voordat Mackenzie het MSH1-gen ontdekte. Het is iets dat alle planten hebben, maar op dat moment besefte ze niet hoe belangrijk het is.
"Onlangs ontdekten we door serendipiteit dat nadat we het MSH1-gen hebben vervangen, de plant een 'geheugen' heeft van die stress - en met geheugen bedoel ik dat de groeikenmerken heel anders zijn dan de plant waarmee we begonnen, " zei ze. "En het zal generatie na generatie na generatie de stress onthouden, zolang we geen kruisingen maken en het in dezelfde lijn houden."
Planten die stress 'detecteren' nadat het MSH1-gen is uitgeschakeld, kunnen hun groei aanpassen en de wortelconfiguratie wijzigen, bovengrondse biomassa beperken, de bloeitijd vertragen en hun reactie op omgevingsstimuli veranderen. Die reacties worden 'herinnerd', rapporteren onderzoekers, en worden door selectief fokken doorgegeven aan vele generaties.
Als onderdeel van hun recente onderzoek werden planten afkomstig van kruisingen met de "memory" sojabonenplanten op grote schaal gekweekt in vier verschillende veldomstandigheden op vier ver van elkaar verwijderde locaties in Nebraska. Ze waren krachtiger, productiever en beter aangepast aan hun omgeving dan typische sojabonenplanten.
"Wat het betekent", zegt Mackenzie, "is dat we onze allerbeste gewasvariëteiten kunnen nemen en er mogelijk meer uit kunnen halen en ze veerkrachtiger kunnen maken met een vrij eenvoudige manipulatie," zei ze. "We zagen een aanzienlijke verbetering in opbrengst en groeiprestaties, wat onverwacht is omdat we geen nieuwe genen hebben geïntroduceerd. We hebben alleen de manier veranderd waarop ze worden uitgedrukt. En ineens hadden we een toename van 13-14 procent in de opbrengst van sojabonen."
Mackenzie suggereert dat alle planten dit vermogen hebben, en dat "de aandoening die we beschrijven waarschijnlijk een belangrijk onderdeel zal zijn van hoe planten de herinnering aan hun omgeving doorgeven aan het nageslacht." Haar team koos ervoor om met sojabonen te werken omdat het de meest geteelde peulvrucht ter wereld is en na grassen in economisch belang op de tweede plaats komt. Maar ze zijn ook met andere planten gaan werken.
Dit werk heeft belangrijke implicaties voor de plantenveredeling. In tegenstelling tot genetisch gemodificeerde organismen wordt er geen nieuw genetisch materiaal in de plant ingebracht. Deze techniek is veeleer 'epigenetisch' en omvat de expressie van bestaande genen.
Het heeft ook belangrijke implicaties voor ons vermogen om voedsel te verbouwen in klimaten die in de toekomst mogelijk strenger worden. Mogelijk kunnen we meer hitte- en droogtetolerante grassen, granen en peulvruchten kweken. In feite heeft Mackenzie deze onderzoekslijn voortgezet in een poging de voedselzekerheid over de hele planeet te verbeteren.
In plaatsen als Syrië en Libanon, die zo hard zijn getroffen door klimaatverandering en oorlog dat ze hun eigen voedsel niet kunnen produceren, zal dit vooral belangrijk zijn, merkte ze op.
"Als je landen gaat optellen die echt niet voedselveilig zijn, is dat beangstigend", zei Mackenzie. “Want als ze hun eigen mensen niet kunnen voeden, wie gaat het dan doen? Het is niet redelijk om te denken dat we onze voedselproductie op dit continent kunnen verhogen om dat allemaal te beheren. Op de een of andere manier moeten we manieren vinden om voedsel te produceren in die weerbarstige, moeilijke omgevingen.”
Blijf kijken! Ik zal op zoek gaan naar voorbeelden van deze techniek die in de toekomst wordt gebruikt in het voordeel van graziers.
