Mogelijk grootste landbouwdoorbraak in tijden: 40 procent meer opbrengst uit gewassen

Voorlopig hebben onderzoekers de techniek alleen nog ingebouwd in tabaksplanten, zo’n beetje de laboratoriummuis onder de gewassen. Maar tests bij soja en bonen zijn gaande, en op termijn zou de techniek ook een revolutie kunnen ontketenen bij gewassen als rijst, aardappel, tomaat en tal van andere groentes en fruitsoorten, verwachten experts.

Haast alle groene planten hebben last van een weeffout in de fotosynthese die biologen wel hebben aangeduid als een van de grootste vergissingen van de evolutie. Een cruciaal enzym dat CO2 moet omzetten in suikers, plukt namelijk ongeveer 20 procent van de keren per ongeluk het verkeerde molecuul uit de lucht: zuurstof in plaats van CO2. Daarbij produceert het enzym, genaamd Rubisco, geen suikers maar gifstoffen die de plant vervolgens weer moet wegwerken. Dat kost energie die de plant niet meer in groei kan steken.

Wetenschappers van de Universiteit van Illinois en het Amerikaanse ministerie van Landbouw hebben dat natuurlijke defect nu hersteld door de innerlijke chemie van de plant te verbouwen, schrijven ze in vakblad Science. Door onder meer enkele genen van bacteriën en algen bij de tabaksplant in te bouwen, komt de plant soepel van zijn gifstoffen af. Met als gevolg dat de planten sneller groeien, maar ook hoger worden en 40 procent meer biomassa aanmaken. 

‘Zoals het Panamakanaal de handel veel efficiënter maakte, zo zorgt deze biochemische wegomleiding ervoor dat de efficiëntie van fotosynthese enorm verbetert’, zegt hoogleraar Stephen Long van de Universiteit van Illinois in een verklaring.

Eetbaar

‘Een zeer belangrijke ontdekking’ en ‘de eerste belangrijke doorbraak die laat zien dat we de fotosynthese kunnen bijsturen’, reageren ook internationale experts die niet bij de veldproeven zijn betrokken.  Alle ogen zijn nu gericht op de vervolgproeven: het is immers te hopen dat de extra groei zich wel vertaalt naar de eetbare delen, en niet alleen gaat zitten in stengels en bladen. Maar hoofdonderzoeker Donald Ort wijst erop dat als de techniek werkt, alleen al de landbouw in het Amerikaanse midwesten liefst 200 miljoen monden extra zou kunnen voeden.

‘Ik zie niet in waarom dit niet ook zou werken in andere veldgewassen zoals bieten, aardappels of sla', zegt hoogleraar tuinbouw en gewasfysiologie aan de Universiteit Wageningen Leo Marcelis. Hij wijst erop dat men in kassen de CO2-concentratie al verhoogt om de krakkemikkige fotosynthese van planten te ondersteunen. ‘En dat verhoogt inderdaad de opbrengst.’

De vinding zet andermaal het debat rondom genetische manipulatie op scherp. De gewassen bevatten immers ingebouwde stukjes dna uit andere soorten, waardoor de planten uit Illinois aan de zeer strenge regels voor genetisch gemodificeerde gewassen moeten voldoen en het jaren kan duren voor ze tot de markt worden toegelaten.

Nog even wachten

Anderzijds hebben de makers alles in het werk gesteld om omstreden landbouwmultinationals buiten de deur te houden. Het onderzoek wordt betaald door onder meer de Bill en Melinda Gates Foundation en het Britse ministerie voor Ontwikkelingssamenwerking, en de techniek is volledig patentvrij zodat ook arme boeren in Afrika en Azië hem gratis kunnen gebruiken.

Daarvoor moet het team eerst wel toestemming krijgen om de plant te kunnen aanbieden voor kweek en consumptie. Dat zal naar verwachting minstens tien jaar duren, verwacht het concern.

Overigens hebben niet alle gewassen baat bij de techniek. Onder meer maïs en suikerriet horen tot een klasse planten die de fout in de fotosynthese zelf al heeft verholpen, door het CO2 eerst op te sparen voordat Rubisco het omzet in suikers.

De laatste jaren zijn er meer pogingen geweest om de fotosynthese van planten op te krikken: zo slaagde een ander team er al eens in tabak zo'n 15 procent groter te maken door de plant minder ‘lui’ op wisselend licht te laten reageren. ‘Er zijn meerdere opties om de fotosynthese te verbeteren’, zegt Marcelis. ‘Maar dit is wel een heel duidelijke en belangrijke stap vooruit.’