De stijgende wereldbevolking en waterschaarste als gevolg van de klimaatopwarming zetten druk op de voedselproductie. Als we toekomstige tekorten willen vermijden, moeten we de productie weerbaarder maken tegen droogtes.
Een mogelijke oplossing, die in sommige landen al wordt toegepast, is de productie van genetisch gemodificeerde organismen (GMO’s). Maar genetische modificatie is duur en tijdrovend. Gebieden waar de voedselproductie het meest onder druk staat heb daarom niet altijd toegang tot die aangepaste gewassen. Een goedkoper en toegankelijker alternatief is dringend nodig.
Een team van biotechnologen aan de Japanse onderzoeksinstelling RIKEN, onder leiding van Seki Motoaki, heeft daar mogelijk een antwoord op. Seki en zijn team ontdekten dat het voorbehandelen van een bodem met ethanol planten beter beschermt tegen droogtestress. Ze lieten zich daartoe inspireren door planten zelf: bij droogtestress maken ze namelijk zelf al ethanol aan.
Voor hun experiment teelden de onderzoekers planten twee weken lang met voldoende water. Vervolgens behandelden ze bij een deel van de planten de bodem met ethanol. Een ander deel kreeg geen ethanolbehandeling. Beide groepen kregen twee weken lang geen water meer.
Tarwe zonder (links) en met 3 procent ethanol in de bodem. Tests met rijst en de modelplant Arabidopsis leverden vergelijkbare resultaten op. Credit: RIKEN
Gesloten huidmondjes
Wat bleek? 75 procent van de met ethanol behandelde planten overleefden de droogtekuur. Van de onbehandelde planten bleef minder dan 5 procent in leven. ‘Gangbare gewassen als rijst en tarwe blootstellen aan exogene ethanol doet de gewasproductie tijdens droogte stijgen’, stelt Seki. Exogene ethanol wordt van buitenaf toegevoegd. De plant maakt die niet zelf aan.
De onderzoekers gingen ook op zoek naar de reden achter die aangepaste droogtetolerantie. Ze ontdekten dat het voorbehandelen van de bodem met ethanol droogtestress op verschillende manieren vermindert. Ten eerste zorgt het blootstellen van planten aan exogene ethanol voor de expressie van droogtegerelateerde genen. Zo zijn planten die groeien op een behandelde bodem beter voorbereid tegen droogte.
Ethanol in de bodem leidt er verder toe dat planten hun huidmondjes sluiten. Huidmondjes zijn een soort poriën in het blad waarlangs water verloren kan gaan. Tegelijkertijd gebruikt de plant de exogene ethanol om suikers te produceren. Dat gaat normaal moeilijk als de huidmondjes gesloten zijn.
Toekomstig onderzoek zal moeten uitwijzen hoe de ethanolbehandeling het bodemleven beïnvloedt. Een gezonde bodem bestaat immers uit een gevarieerde mix aan bodemleven.
Bron: RIKEN Centrum voor duurzame grondstoffen, Japan. De studie werd gepubliceerd in Plant and Cell Physiology.
Schrijf je in op onze nieuwsbrief
En blijf op de hoogte van de laatste inzichten in wetenschap en technologie.