Versnellen van de fotosynthese

Door de tijd heen is de mens steeds maar bezig aan een zoektocht, door kruizen en veredelen aan planten naar betere variëteiten. Het huidige veredelingsonderzoek richt zicht steeds meer op de  'fotosynthese motor' van de plant. Willen we de aarde met haar groeiende bevolking op een duurzame manier draaiende houden, dan moeten planten straks veel meer voedsel, energie en bruikbare biomassa leveren.

Binnen Wageningen UR beschikken we over een methode waarmee we  nauwkeurig over ade hele dag van veel planten tegelijkertijd de fotosynthese kunnen meten. U zult zich afvragen waarom zou ik dat willen weten? Voor veredelaars kan dit een hulpmiddel zijn in de selectie om planten met een efficiëntere fotosynthese er uit te pikken.Onderzoekers Wageningen University & Research hebben een beeldanalyserobot ontwikkeld, welke ze "Phenovator" hebben genoemd. Naast fotosynthese kan deze robot ook dag en nacht de groei en beweging van de planten meten. Behalve voor het veredelingsonderzoek is deze apparatuur ook heel waardevol voor het fundamenteel wetenschappelijk onderzoek naar verbetering van fotosynthese in planten. Tot voor kort was het voor plantenveredelaars lastig om betrouwbaar planten te selecteren met een verhoogde fotosynthese. Bestaande technieken waren te arbeidsintensief en de meetresultaten waren te veel afhankelijk van de omgevingsomstandigheden. De Phenovator  maakt een aantal maal per dag van bijna 1500 plantjes tegelijk foto's bij verschillende golflengten van het licht: van dieprood tot blauw licht. De mate waarin de bladgroenkorrels op één bepaalde golflengte reageren is bepalend voor hoe effectief de fotosynthese op dat moment verloopt. De beelden, die vastgelegd worden met de andere golflengtes, worden gebruikt om van alle plantjes de grootte en de kleur te meten. Omdat alle planten in de meerdere keren per dag worden doorgemeten kunnen de onderzoekers bepalen wat het beste moment van de dag is om planten met een betere fotosynthese te selecteren.
De planten staan dan in een ruimte waarbij de klimaatomstandigheden heel goed gecontroleerd kunnen worden. Alleen op deze wijze zijn de uitkomsten nauwkeurig en betrouwbaar. Deze robot biedt naast fotosynthese metingen ook veel andere mogelijkheden voor onderzoek. Zo kan hij ingezet worden om onderzoek te doen naar de erfelijkheid van fotosynthese. Er kan bijvoorbeeld gericht gezocht worden naar genen, die van belang zijn voor de fotosynthese. Ook andere processen op fotosynthese en welke genen daarbij betrokken zijn, kunnen worden onderzocht. Denk aan verandering in lichtsterkte, temperatuur en droogte. Dat onderzoek staat internationaal sterk in de belangstelling omdat verwacht wordt dat een betere fotosynthese kan helpen om bij te dragen aan het oplossen van het wereld voedsel probleem. In het Belgische blad De Morgen van 29 mei jongstleden staat ook een artikel te lezen over het versnellen fotosynthese. Geschreven wordt over een wetenschappelijke doorbraak op vlak van fotosynthese, het proces waarbij planten met behulp van zonlicht hun eigen bouwstoffen en energie maken. Onderzoekers wisten de opbrengst van de tabaksplant te verhogen met 15 procent. De crux is dat licht de fotosynthese aandrijft en dus goed is voor de plant, maar te veel licht niet. Als een plant in de volle zon staat, wordt een deel van de lichtenergie afgevoerd en niet gebruikt voor fotosynthese. Het proces wordt als het ware teruggeschakeld, en weer in een hogere versnelling gezet als het licht minder wordt. Door wapperende bladeren van buurplanten of overhangende bomen, staan de meeste planten in 'knipperlicht', en zijn ze voortdurend aan het schakelen. Als het licht minder wordt, duurt het even voor de plant zijn fotosynthese in een hogere versnelling heeft gezet. In die schakeltijd is het proces dus niet zo efficiënt als het zou kunnen zijn. Dat opschakelen gaat in de ene plantensoort traag en in de andere juist snel. De onderzoekers ontdekten wat het verschil maakt en bouwden zo'n snelle schakelbak in bij de tabaksplant.
Heel ander onderzoek van Britse onderzoekers welke gekeken hebben naar een enzymcomplex in een heel ander deel van de motor. Zij hebben hiervan de werking weten te vast versnellen, wat leidde tot een opbrengstverhoging van 30 procent. In de wetenschap dat er nog tal van andere plaatsen in de fotosynthese motor zijn waaraan je zou kunnen sleutelen, denk ik dat we nog veel doorbraken kunnen verwachten. Ook in de natuur vind je planten met een spectaculaire versnellingen van de fotosynthese Als je kijkt naar woestijnplanten waarvan de zaden soms jaren moeten wachten op een beetje regen. En als die regen dan komt, moeten ze in een paar weken álles doen: kiemen, wortel schieten, stengel, blad en bloem vormen en nieuwe zaden verspreiden. Onderzoek naar de fotosynthese van planten is erg waardevol en kan de wereld veel goeds brengen. Maar ook hier is het zelfde liedje "financiering is een probleem". 

Hoe vaak lees je niet dat de Nederlandse tuinbouw de op één na grootste exporteur in de wereld is van plantaardige producten en daarnaast over kennis beschikt om de wereld te voorzien in de snel groeiende behoefte aan gezond voedsel en groen. Ik ben dan ook heel blij dat de overheid, bedrijfsleven en kennisinstellingen de handen ineen hebben geslagen om de Nederlandse tuinbouw, sierteelt en agrologistiek verder te moderniseren en te versterken. Ze willen zich actief willen inzetten om de internationale toppositie van de tuinbouw te behouden en te versterken. Ik hoop alleen dat men zich ook aandacht heeft voor het ontwikkelen van nieuwe kennis op dat we straks ook nog goud in handen hebben. Iets waar ik niet helemaal gerust op ben…