24 mei 2018

Nieuwe faciliteiten voor onderzoek naar duurzame landbouw

"We gaan planten klaarstomen voor de volgende groene revolutie"

Utrechtse biologen en Wageningse collega’s krijgen samen 22,4 miljoen euro om een unieke gecontroleerde proeftuin op te zetten. Voor het vakgebied een ongekende investering, en de ambities zijn dan ook groot. De biologen gaan uitzoeken hoe planten reageren op hun omgeving, op andere planten en op de schimmels en bacteriën waarmee ze samenwerken. Die kennis is nodig om de landbouw wereldwijd duurzaam te maken en tegelijkertijd de groeiende wereldbevolking te voeden, aldus de Utrechtse onderzoekleider prof. George Kowalchuk. “Hiermee positioneren we Nederland om wereldleider te worden in onderzoek naar de vereiste transitie in de landbouw – de volgende groene revolutie.”

Het Netherlands Plant Eco-phenotyping Centre (NPEC), zo heet de proeftuin die de plantenbiologen en microbieel ecologen van de Universiteit Utrecht en Wageningen University & Research gaan ontwikkelen. Zij ontvangen allebei de helft van een Roadmap subsidie van 11,2 miljoen euro. Daarnaast leggen beide universiteiten nog 5,6 miljoen euro bij. "We moeten met elkaar streven naar een hogere opbrengst en minder gebruik van mest en bestrijdingsmiddelen. Bovendien zal de wereld voedsel moeten kunnen produceren op plekken waar dat nu lastig of zelfs onmogelijk is. Daarvoor is grootschalig systematisch onderzoek nodig”, licht Kowalchuk toe.

Met sensoren en camera’s bestuderen we de interacties tussen planten onderling en tussen planten en microben.

‘Weg veredeld’

“Om landbouw te kunnen verduurzamen, moeten we eerst weten hoe planten eigenlijk precies groeien”, legt Kowalchuk uit. “In de natuur werken planten bijvoorbeeld veel samen met micro-organismen voor de opname van voedingsstoffen. Maar ook voor het versterken van hun afweer en om beter te kunnen omgaan met stressfactoren, zoals het weer. Dat gebeurt in de natuur heel efficiënt. Maar die noodzaak hebben wij in onze huidige landbouw ‘weg veredeld’. Wij geven planten een overvloed aan voedingsstoffen en helpen ze met bestrijdingsmiddelen bij hun afweer. Daardoor hebben ze het erg gemakkelijk gekregen. Te gemakkelijk eigenlijk: zonder pesticiden is er bij landbouwplanten al gauw een verlies van 30 procent door ziekten veroorzaakt door bacteriën en schimmels.”

Plantengroei perfect beïnvloeden

"In de zes onderzoekmodules van NPEC kan de plantengroei perfect worden beïnvloed en gemonitord", vertelt Kowalchuk. "Drie modules komen in Utrecht en drie in Wageningen, maar ze zijn allemaal beschikbaar voor onderzoekers uit het hele land. Binnen twee jaar moeten de modules op de campus in Utrecht operationeel zijn."

Complementair

Kowalchuk: “Grofweg richten wij ons hier in Utrecht op de kleine schaal: de invloed van micro-organismen en voedingsstoffen op de groei van een plant, al dan niet in aanwezigheid van andere planten. In Wageningen richten we ons meer op de grotere schaal en hoge productie. De modules in Utrecht en Wageningen zijn heel mooi complementair aan elkaar. Je kunt met je onderzoek zelfs het hele rijtje doorlopen. De kans is groot dat een specifiek onderzoekstraject hier begint en dan na verloop van tijd in Wageningen verdergaat. Het is echt één faciliteit, verdeeld over twee locaties.”

Ecofenotype

Kernvraag van het onderzoek is hoe het DNA en de leefomgeving samen de groei van planten beïnvloeden. Kowalchuk: “Zelf noem ik dat het ‘ecofenotype’. Lang konden we niet precies bepalen wat het effect van de genen en wat het effect van het ecosysteem is op het fenotype, de uiteindelijke bouw van een plant. Door nieuwe DNA-technologieën is nu het genotype van iedere plant vast te stellen. In de NPEC-modules kunnen we verschillende genotypen naast elkaar bestuderen onder precies dezelfde omstandigheden, om uit te zoeken welke fenotypen daaruit ontstaan. Vervolgens kunnen we gericht gaan beïnvloeden hoe groot planten worden, hoe snel ze groeien en hoe efficiënt ze voedingsstoffen opnemen.”

Wereldleider

Zo zal NPEC het mogelijk maken om planten te kweken die perfect passen bij een bepaald gebied. Of die passen binnen toekomstscenario’s zoals verhoging van de hoeveelheid kooldioxide in de lucht. Kowalchuk: “Met de NPEC-modules kunnen we veel systematischer te werk gaan en sneller  veel plantgenotypen en veel combinaties van planten en micro-organismen testen. We kunnen op kleine schaal mechanismen uitpluizen en voorspellen of die echt zo werken in het veld. Hiermee positioneren we Nederland om wereldleider te worden in onderzoek naar de vereiste transitie in de landbouw – de volgende groene revolutie. En systematisch onderzoek is wat we nodig hebben om de wereldwijde voedselhoeveelheid in de toekomst te kunnen garanderen.”