Gebruikmaken van biodiversiteit voor efficiëntere fotosynthese en betere gewassen

Plantwetenschappers en gewassentelers ontvangen 8,6 miljoen euro vanuit het onderzoeksprogramma Horizon 2020 om de gewassen van de toekomst te verbeteren via het project CAPITALISE. Onder de deelnemers uit verschillende EU-landen, het Verenigd Koninkrijk, Israël en Ethiopië zijn Nederlandse wetenschappers van Wageningen University & Research en de groep Biofysica van fotosynthese van de Vrije Universiteit Amsterdam onder leiding van professor Roberta Croce. Het doel is het verbeteren van de fotosynthese, dat wil zeggen het efficiënter maken van de manier waarop planten de energie uit licht gebruiken om koolstofdioxide en water om te zetten in suikers om zo de opbrengsten van essentiële gewassen te vergroten.

09-07-2020 | 14:00

Plantwetenschappers en gewassentelers ontvangen 8,6 miljoen euro vanuit het onderzoeksprogramma Horizon 2020 om de gewassen van de toekomst te verbeteren via het project CAPITALISE. Onder de deelnemers uit verschillende EU-landen, het Verenigd Koninkrijk, Israël en Ethiopië zijn Nederlandse wetenschappers van Wageningen University & Research  en de groep Biofysica van fotosynthese van de Vrije Universiteit Amsterdam onder leiding van professor Roberta Croce. Het doel is het verbeteren van de fotosynthese, dat wil zeggen het efficiënter maken van de manier waarop planten de energie uit licht gebruiken om koolstofdioxide en water om te zetten in suikers om zo de opbrengsten van essentiële gewassen te vergroten.

De efficiëntie van de fotosynthese in gewassen ligt een stuk lager dan het theoretische maximum voor dit proces. Dat betekent dat deze bepalende factor voor de landbouwproductiviteit nog verbeterd kan worden. Plantwetenschappers hebben ontdekt dat het verbeteren van de fotosynthetische eigenschappen om de efficiëntie van de fotosynthese te verbeteren de productiviteit van planten significant kan vergroten.

Inspelen op de verwachte voedselcrisis
Het gewassenonderzoeksproject CAPITALISE heeft vanuit het EU-programma voor onderzoek en innovatie Horizon 2020 een subsidie van 8,6 miljoen euro ontvangen voor het toepassen van baanbrekende technologie om de gewassenopbrengsten in Europa en daarbuiten ingrijpend te verhogen. Dit maakt deel uit van een nieuwe groene revolutie om de verwachte voedselcrisis in de toekomst aan te pakken. Rond 2050 zal de wereldbevolking naar verwachting zijn gegroeid tot meer dan negen miljard mensen en deskundigen op het gebied van voedselzekerheid schatten dat daarvoor een toename van 110 procent ten opzichte van de huidige gewassenproductiviteit nodig zal zijn. Op dit moment stijgen de opbrengsten echter maar met zo'n 1 procent per jaar en de productiviteitstoename van sommige essentiële gewassen, waaronder tarwe en rijst, is in sommige belangrijke productiegebieden gestagneerd. Slimme gewassenveredelingsprogramma's en landbouwmethoden zijn niet voldoende; nieuwe innovaties zijn dringend nodig.

Nieuwe plantenveredelingstechnieken
Wageningen University & Research leidt het project CAPITALISE, waarin een internationaal multidisciplinair team van plantenveredelingsbedrijven, een technologieontwikkelaar op het gebied van fenotypering en academische plantenwetenschappers samenwerken aan de ontwikkeling van 'klimaatslimme' gewassen met een hoge opbrengst. Het team bestaat uit 19 onderzoeksorganisaties en bedrijven uit de EU, het Verenigd Koninkrijk, Israël en Ethiopië. Samen ontwikkelen die nieuwe plantenveredelingstechnieken op basis van de geselecteerde strategieën om de mate van CO2-vastlegging in suikers te verhogen, de reactietijd van de fotosynthese te verbeteren en de lichtabsorptie van de bovenste bladeren van de gewassen te optimaliseren. Het project verbetert de fotosynthese door in de natuur voorkomende variaties voor deze eigenschappen in drie representatieve gewassen – tomaten, gerst en mais – te identificeren en te gebruiken. 

Gewassen met hoge opbrengst produceren zonder GM
Jeremy Harbinson, projectcoördinator van CAPITALISE, legt uit: "De natuurlijke variatie die voorkomt tussen verschillende soorten gewassen heeft een enorm potentieel voor het verbeteren van de fotosynthese. We gebruiken moderne, niet-genetisch gemodificeerde plantveredelingsmethoden om deze gunstige eigenschappen die we in gewassoorten en verwante soorten hebben aangetroffen te introduceren in gewassen om zo zonder genetische modificatie de opbrengt van deze gewassen te vergroten." 

Lichtenergie opvangen en gebruiken
De groep Biofysica van fotosynthese van prof. Roberta Croce zal zich richten op het optimaliseren van het bladgroengehalte van bladeren. In de natuur concurreren planten om de bronnen die ze nodig hebben om te leven en groeien, en een van die bronnen is licht. Plantenbladeren vangen het licht dat ze nodig hebben voor hun eigen fotosynthese op en ontnemen concurrerende planten het licht door middel van schaduw. Dat betekent dat de lichtverdeling in de bovenste bladeren niet optimaal is voor de fotosynthese. Roberta Croce legt uit: "We richten ons op het optimaliseren van de lichtverdeling in de bovenste bladeren van een gewas door de bladgroengehalten aan te passen en de schaduweffecten te verminderen, waardoor de planten de lichtenergie efficiënter kunnen opvangen en gebruiken. Wat ik zelf zo geweldig vind, is dat we dankzij dit grote en multidisciplinaire consortium de resultaten van het basisonderzoek rechtstreeks kunnen toepassen voor het verbeteren van de gewassenproductiviteit in de praktijk."