Hoe meer luchtholtes in de wortels van een maisplant, hoe beter de plant water en voedingstoffen kan vastleggen en gebruiken. Dat kan de opbrengst verhogen. Hannah Scheider, assistent professor bij de leerstoelgroep Crop Systems Analysis, ontdekte een gen genaamd ZmbhLH121. Dit gen regelt het ontstaan van luchtholtes in de wortels.
Het nieuwe gen ZmbHLH121 regelt het ontstaan van luchtholtes in de wortels van planten. Die worden ook wel root cortical aerenchyma genoemd. Deze plekjes bestaan alleen uit lucht; er is geen weefsel van de plant. Daardoor hebben ze een duidelijk voordeel voor de groei van de plant, legt Schneider uit. ‘Luchtkamers maken wortels metabolisch goedkoper, omdat ze levend wortelweefsel vervangen door lucht. De metabolische besparing die dat oplevert, is te gebruiken om meer wortels dieper in de grond te laten groeien. Zo kan de plant meer water en voedingsstoffen opnemen. Of ze laten meer scheuten of bladeren groeien.’
Ondanks dat de rol van aerenchyma in de groei van de plant bekend was, kreeg deze eigenschap weinig aandacht bij het veredelen van planten. Het was tot nu toe nogal moeilijk om de wortels van volwassen planten in het veld van binnen te bekijken. Schneider gebruikte daarom bij haar onderzoek een nieuwe techniek om beelden te maken, Laser Ablation Tomography, en software om de beelden te analyseren. Deze technieken laten zien hoe een gen bepaalt hoe de plant eruit ziet en hoe die functioneert.
Een beter begrip van hoe genen de eigenschappen van de wortels bepalen, helpt om sneller gewassen te veredelen met betere opbrengsten. Dat is om meerdere redenen belangrijk. ‘De wereldbevolking groeit en heeft gewassen met hoge opbrengsten nodig om genoeg voedsel te produceren’, zegt Schneider. ‘Bovendien hebben we te maken met klimaatverandering en toenemende restricties voor het gebruik van kunstmest. We hebben dus gewassen nodig die beter groeien met minder water en voedingsstoffen. Dan zijn ze minder kwetsbaar.
Wereldwijd wordt mais verbouwd als een basisgewas voor de productie van voedsel en voer. Een verbeterde oogst vergroot dus de voedselzekerheid van grote aantallen mensen. Schneiders resultaten zijn niet alleen belangrijk voor de productie van mais. ‘Dit gen is ontdekt, bevestigd en gevalideerd in mais, maar het resultaat is ook te vertalen naar andere soorten, zoals tarwe, gerst en rijst.’
Boeren op droge, onvruchtbare grond
Schneider en haar collega’s gaan dit gen en andere functies ervan de komende tijd verder onderzoeken in maisplanten. ‘Deze genetische tool kan ondertussen al gebruikt worden in veredelingsprogramma’s om planten met meer aerenchyma te produceren. Die leveren dus mogelijk meer op in droge en onvruchtbare grond.’ (Wageningen University & Research)
