Onderzoek naar fotosynthese in nieuw aardappelmateriaal

Fotosynthese is het energieproducerende proces waarmee planten de energie van zonlicht gebruiken om kooldioxide uit de lucht om te zetten in suikers. Dit proces is uitermate complex en daardoor hebben plantenveredelaars zich nog niet rechtstreeks gericht op verbetering ervan.

Hoe kan de fotosynthese in aardappel worden verbeterd?

Om de fotosynthese te verbeteren, moeten er methoden voor het meten van fotosynthese worden ontwikkeld die geschikt zijn voor gebruik in de plantenveredeling. Verder moet de mate van diversiteit voor fotosynthese in het veredelingsmateriaal bekend zijn. Er wordt nauwelijks van dit soort onderzoek gedaan in aardappelen vanwege diverse beperkingen bij de traditionele veredeling van dit gewas. Solynta heeft een nieuwe veredelingstechnologie ontwikkeld, waarbij gebruik gemaakt wordt van aardappelen met een eenvoudiger genoom. Het genoom bevat meerdere kopieën van alle erfelijke informatie van de plant. Deze kopieën zijn niet per se identiek en het genoom van de gewone aardappelen, die op dit moment in de handel zijn, kan vier verschillende versies bevatten. Het genoom van deze 'eenvoudigere aardappel' heeft er slechts twee. Door deze eenvoud kan de erfelijkheid van gewenste eigenschappen in aardappelen sneller en eenvoudiger bepaald worden. Bovendien worden de aardappelen bij deze technologie vermeerderd uit zaad in plaats van pootgoed. Dat maakt het uitgangsmateriaal gemakkelijker hanteerbaar en er kunnen procedures en onderzoeksprotocollen worden gebruikt die al zijn ontwikkeld voor andere, merendeels uit zaad vermeerderde gewassen.

Phenovator

Met aardappelen uit zaad kon de Phenovator worden gebruikt, een geautomatiseerd beeldanalysesysteem van Wageningen Universiteit & Research. In diverse aardappelmaterialen werd een bepaalde fotosynthetische eigenschap gemeten met een beeldtechniek. Uit de analyse bleek dat er inderdaad een grote variatie aan fotosynthetische reacties was bij de onderzochte aardappelen. Deze verschillen in fotosynthese konden worden gecorreleerd aan het genetische materiaal van de planten. Dit soort informatie kan de basis vormen voor een nieuw veredelingsprogramma ter verbetering van de fotosynthese in aardappelen.

Stress

In een wereld waarin de milieuomstandigheden voortdurend veranderen is het belangrijk om te weten hoe planten en hun fotosynthese reageren op stress. Zelfs als fotosynthese niet rechtstreeks wordt beïnvloed door stress, biedt de Phenovator vanwege het gemak waarmee fotosynthese kan worden gemeten toch een nuttige manier om stress-effecten op planten te kwantificeren. We hebben de planten onderworpen aan drie veelvoorkomende vormen van stress uit de omgeving en gemeten hoe de fotosynthese hierop reageerde. De gemeten fotosynthese-eigenschap bleek te reageren op stress en zou dus kunnen worden gebruikt als een vroeg detectiemiddel voor stress, wat tijdsbesparing oplevert in het veredelingsproces. Dit gezamenlijke project levert het 'proof of concept' dat variabiliteit in fotosynthese inderdaad gebruikt kan worden om aardappelen te verbeteren. Daarmee wordt de deur geopend naar verder diepgaand onderzoek en toepassingen.