Project

Improvement of the quality of tissue-cultured plants by fixing problems related to an inadequate water balance

Weefselkweek van planten wordt op grote schaal gebruikt voor vegetatieve vermeerdering, veredeling en ziekte-vrij maken van plantmateriaal.Het is een onmisbare techniek geworden in moderne land- en tuinbouw. Het huidige voorstel is gericht op vermeerdering, maar de uitkomsten zijn ook zeer relevant voor de andere toepassingen. Veel gewassen (vooral sier- en houtige gewassen, maar ook voedselgewassen zoals aardappel, cassave en banaan) worden uitsluitend vegetatief vermeerderd. Vegetatieve vermeerdering via weefselkweek is veel sneller en zorgt voor plantjes die veel sterker zijn en vrij van ziekten.

Tegelijkertijd is er nog zeker ruimte voor verbetering van de kwaliteit en veel gewassen of variëteiten kennen nog een hoge mate van recalcitrantie, wat een belemmering vormt voor toepassing van de techniek in dat gewas of die variëteit. Deze problemen zijn in het weefselkweekonderzoek tot nu toe alleen aangepakt op gewas- of protocolniveau (trial and error); de onderliggende mechanismen zijn nauwelijks onderzocht. Vandaar de geringe vooruitgang die er de laatste jaren is geboekt.

De problemen in weefselkweek worden waarschijnlijk voor een groot deel veroorzaakt door stress die gepaard gaat met de weefselkweekcondities. De condities zijn zeer afwijkend van de normale condities in vel dof kas, waar de planten evolutionair aan zijn aangepast. Afwijkend is met name de extreem hoge relatieve luchtvochtigheid (dichtbij de 100%) bij in vitro kweek. In een eerder samenwerkingsproject gefinancierd door TTI-GG zijn twee tegengestelde effecten van die hoge luchtvochtigheid bestudeerd, te weten 1) hyperhydriciteit (HH), een fysiologische gesteldheid die onder in vitro omstandigheden kan voorkomen en gekenmerkt wordt door een overmaat van water in het weefsel van de plant en 2) droogtestress  bij acclimatisering, d.w.z. overbrengen vanuit de weefselkweek naar aarde in een kas.

Doelstelling

Het doel van dit project is om voortbouwend op het eerdere TTI-GG project de onderliggende mechanismen van stress bij hyperhydriciteit en acclimatisering verder te bestuderen en op basis daarvan concrete gereedschappen te ontwikkelen die door de praktijk toegepast kunnen worden om de problemen te voorkomen en kwaliteitsverlies tegen te gaan.

Werkwijze

Om kort te gaan, voor HH (1) zal bekeken worden hoe de vorming van een waslaag op de blaadjes kan worden tegengegaan in commerciële gewassen. Bij Arabidopsis kan het inhiberen van de aanleg van zo’n waslaag HH volledig voorkomen, doordat er meer verdamping mogelijk is. Verder zal de rol van hydrofobiciteit van de celwanden van cellen die grenzen aan de intercellulaire ruimten in het blad bestudeerd worden m.b.v. fysiologische, biochemische en moleculaire methodieken. De hypothese is dat als die celwanden het water meer afstoten, er minder sprake van HH zal zijn. De resultaten zullen kunnen leiden tot nieuwe methoden om HH ook in de praktijk van de commerciële in vitro vermeerdering te onderdrukken. Om de droogtestress tijdens het acclimatiseren tegen te gaan (2) zal het positieve effect van toedienen van salicylzuur bij Arabidopsis verder worden bestudeerd om de beste manier van toedienen alsook het beste moment van toedienen te bepalen en te vertalen naar toepassing in de praktijk bij commerciële gewassen. Ook zal de rol van abscissinezuur in dit verband worden bekeken.

Publicaties

Dries N van den, S Gianni, A Czerednik, FA Krens & GJ de Klerk. 2013. Flooding of the apoplast is the key factor in the development of hyperhydricity. J Exp Bot 64:5221-5230.