Nederlandse overheid financiert Netherlands Plant Eco-phenotyping Centre (NPEC)

Onderzoekscentrum NPEC biedt een veelzijdig modulair platform voor een nauwkeurige high-throughput fenotypering van planten door Nederlandse en internationale academische wetenschappers en onderzoekers. Fenotypering is de studie naar de ontwikkeling en opbrengst van planten in relatie tot relevante biotische en abiotische factoren op diverse schalen: van molecuul tot gewas en van nm tot km.

NPEC is een geïntegreerde, nationale onderzoeksfaciliteit van Wageningen University & Research en de Universiteit Utrecht die gedurende tien jaar financieel wordt ondersteund door de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) met een bedrag van 11 miljoen euro. De totale investering voor NPEC bedraagt zo’n 22 miljoen euro.

Hoogwaardige modules voor fenotypering

NPEC bestaat uit zes complementaire, experimentele modules.

1. In de precisie-ECOtron op mesokosmosniveau (ECO) wordt de wisselwerking tussen planten en microben en de wisselwerking tussen planten onderling zowel boven- als ondergronds bestudeerd op een niveau van cm tot m.
2. De fenotyperingsmodule voor Plant-Microbe Interactions (PMI) wordt gebruikt voor high-throughput onderzoek naar de wisselwerking tussen planten en microben, van molecuul tot op het niveau van plantenorganen.
3. De klimaatkamer Multi-Environment (ME) is ontworpen om de moleculaire basis van de reactie van planten op diverse omgevingsfactoren te bestuderen.
4. De klimaatkamer High-Throughput Phenotyping (HTP) maakt een geautomatiseerde, high-throughput screening van plantengenotypes onder streng gecontroleerde omgevingscondities mogelijk.
5. In de fenotyperingsmodule GreenHouse (GH) wordt in kascompartimenten geïntegreerde fenotypering op hele planten toegepast, waarbij diverse gewassen van zaadje tot aan oogstgewas worden getest.
6. De fenotyperingsmodule Open-Field (OF) maakt gebruik van een fenotyperingsysteem met drones en voertuigen waarmee individuele planten op kleine kavels of grote velden kunnen worden bestudeerd.

High-throughput fenotypering

In de NPEC-faciliteit wordt informatie over het plantfenotype verzameld door geautomatiseerde systemen. Digitale fenotypering van planten is een relatief nieuw domein binnen de plantenwetenschappen. Er vinden momenteel snelle ontwikkelingen plaats op het gebied van een niet-destructieve fenotypering op basis van beeldanalyse die een high-throughput karakterisering van plantkenmerken mogelijk maakt. Fenotypering van planten is een kwantitatieve beschrijving van de anatomische, fysiologische en biochemische eigenschappen van planten.

Het fenotype wordt bepaald aan de hand van een combinatie van het genotype, dat door de DNA-sequentie wordt bepaald, en de omgeving waarin een plant groeit. De DNA-sequentie kan tegenwoordig relatief eenvoudig, en tegen redelijke kosten, worden verkregen. De omgeving bestaat uit alle externe biotische en abiotische aspecten die de groei van een plant beïnvloeden, waaronder ziekten en plagen, het weer, het bodemleven, maar ook gewasbeheer.

Inzicht in planten

NPEC richt zich vooral op onderzoek naar de invloed van de omgeving op de groei van planten via een brede reeks uiteenlopende plantenfenotypes. Om meer inzicht te krijgen in de reactie van planten op hun omgeving en de genetische beheersing daarvan, voert NPEC grootschalige en nauwkeurige monitoring uit om de benodigde gegevens te genereren en te verzamelen. NPEC biedt grootschalige fenotypering om de ontwikkeling van planten onder diverse omgevingsomstandigheden te analyseren en de eigenschappen te karakteriseren die in deze uiteenlopende scenario's aan de groei van planten bijdragen.

NPEC verricht onderzoek naar planten in relatie tot biotische en abiotische factoren. Hierbij moet worden gedacht aan de wisselwerking tussen planten en microbiomen, de onderlinge strijd van planten, plantenziekten en blootstelling aan een veelheid van variabele abiotische omgevingscondities, zoals lichtkwaliteit, stralingsniveaus, toevoer van voedingsstoffen, temperatuur, vochtigheid, zuurtegraad van bodem en CO₂-niveau in de atmosfeer. De ontwikkeling en opbrengst van planten (d.w.z. groei en architectuur van wortels en scheuten, weerstand tegen ziekten, aantrekkingskracht voor herbivoren, efficiënt gebruik van zonnestraling, efficiënt gebruik van water en voedingsstoffen, relatie tussen planten en microbioom, etc.) kunnen worden onderzocht met een reeks sensoren die gegevens leveren van moleculair niveau tot op het niveau van veldgewassen en ecosystemen.

Toegankelijk voor universiteiten en het bedrijfsleven

Met Wageningen University & Research en de Universiteit Utrecht als initiatiefnemers is NPEC toegankelijk voor Nederlandse en internationale academische onderzoeksgroepen en bedrijven die geïnteresseerd zijn in onderzoek naar eco-fenotypering. Nederlandse onderzoeksgroepen binnen de plantenwetenschappen, meer dan vijftig bedrijven en diverse internationale onderzoeksinstanties en universiteiten steunen het voorstel van NPEC en hebben belangstelling geuit voor toegang tot het platform met onderzoekstechnologie van de faciliteit. Ook veredelingsbedrijven, boeren en kwekers hebben immers behoefte aan meer inzicht in de relatie tussen genen en omgevingsfactoren om hun productiviteit en opbrengsten te kunnen maximaliseren.