Shortcut om betere gewassen te kweken zonder genetische modificatie

Utrechtse wetenschappers ontdekken versnelde technologie om planten te verbeteren

Utrechtse wetenschappers demonstreren een nieuwe, snelle manier om zonder genetische modificatie van planten nieuwe gewassen te ontwikkelen, tegen een fractie van de kosten van de klassieke veredeling. Door de genen te veranderen van de bacteriën die de planten omringen, krijgen de wetenschappers dezelfde gewenste uitkomst als het aanpassen van de genen van de plant zelf. Zij publiceren hun bevindingen in New Phytologist.

Planten en bacteriën: partners voor een duurzame oogst
Planten en bacteriën: partners voor een duurzame oogst (afbeelding: Mohammed Ravanbakhsh)

Het veredelen van gewassen is een hoeksteen van de wereldwijde voedselzekerheid. Het verkrijgen van verbeterde gewassen door klassieke veredelingsmethoden is echter een tijdrovend proces dat jaren tot decennia kan duren. In een recente doorbraak ontdekte een team wetenschappers van de Universiteit Utrecht een snellere manier om betere gewassen te veredelen door genetisch de micro-organismen te veredelen die van nature in en rond planten leven.

Bacteriële genen

Planten dragen altijd een overvloed aan bacteriën met zich mee. Tot nu toe richtte moderne plantenveredeling zich op de genen die in de plant zelf aanwezig zijn, maar er is weinig aandacht voor de genen in de bacteriën die in de plant aanwezig zijn. In dit werk toont het onderzoeksteam rond Mohammad Ravanbakhsh aan dat hetzelfde plantenfenotype kan worden verkregen door ofwel de plantengenen te veranderen ofwel de bacteriële genen te veranderen.

De wetenschappers onderzochten bijvoorbeeld of ze de voedingswaarde van de plant kunnen verhogen. "We hebben daarvoor de manipulatie van het gewijzigde ethyleensynthesegen, ETO1, in de plant zelf vergeleken met de manipulatie van het bijbehorende microbiële gen. Beide mutaties leverden een vergelijkbaar plantenfenotype op met een verhoogde ethyleenproductie en hogere micronutriëntenconcentraties in de stengel", zegt Ravanbakhsh.Op deze manier valideerden ze het concept; voor toepassingen in de landbouw kan een zelfde effect worden bereikt met natuurlijke evolutie van de bacteriën.

Dit werk is een grote doorbraak.

"Dit werk is een grote doorbraak", zegt laatste auteur Alexandre Jousset. "Het heeft vergaande implicaties, omdat het laat zien dat microbioommanipulatie een snelle manier kan worden om de eigenschappen van planten te verhogen, tegen een fractie van de kosten die gepaard gaan met de traditionele veredeling."

Het onderzoeksteam heeft inmiddels een spin-off opgezet, Blossom Microbial Technologies (Blomitec), om deze doorbraken te vertalen naar commerciële toepassingen, ter ondersteuning van de ontwikkeling van stress- en ziekteresistente gewassen.

Publicatie

Targeted plant hologenome editing for plant trait enhancement. New Phytologist, 9 August 2020. Mohammadhossein Ravanbakhsh*, George A. Kowalchuk* en Alexandre Jousset*. doi.org/10.1111/nph.16867

* Verbonden aan de Universiteit Utrecht.