C4-rijst?

Ooit was kweken een kwestie van de lange adem. De kweker kruiste planten in de hoop dat de uitkomst iets opleverde. Dat kon vele jaren duren. Tegenwoordig zijn er methoden om het genoom van planten drastisch te ‘reorganiseren’ en het resultaat krijg de kweker veel sneller onder ogen. Zo hebben onderzoeksters vijf maïsgenen die coderen voor vijf eiwitten die een band hebben met de fotosynthese ‘overgeplant’ in het erfgoed van rijst. Daardoor zou die C4-rijst, vernoemd naar het overgebrachte fotosynthesesysteem, minder water nodig hebben en een hogere opbrengst. “We stopten die vijf maïsgenen van het C4-systeem in een nieuw genconstruct en installeerden die in rijstplanten”, zegt Maria Ermakova van de nationale universiteit van Australië.
Rijst is een van de belangrijkste voedselgewassen. De plant maakt gebruik van C3-fotosynthese, een minder efficiënt systeem dan C4. Het C4-systeem zou het fotosyntheserendement kunnen opkrikken naar 50% (omzetting van zonne-energie in chemische energie; dat lijkt me overigens erg veel), het stikstofverbruik efficiënter en rijst minder ‘waterbelust’ maken. Ermakova: “Hoewel het invoegen van alle genen om echte C4-rijst te maken nog een eind weg is is dit het eerste artikel dat beschrijft hoe functionele C4-biochemie kan worden toegevoegd.”

Met behulp van synbiologische technieken introduceerden de onderzoeksters de verschillende genen tegelijkertijd en hadden na een jaar een plant met de toevoeging in het genoom. Vervolgens beschreven ze wat er allemaal nog veranderd moest/zou worden. Voor kweekbegrippen is dat razendsnel. “Het belangrijkste is dat we de techniek in de vingers hebben”, zegt medeonderzoekster Susanne von Caemmerer. “Dat helpt ons verder naar C4-rijst met een snelheid die hoger is dan ooit tevoor.”

1966

De onderzoeksters gebruikten dezelfde techniek als Hal Hatch in 1966 gebruikte bij de ontdekking van de C4-route. Zo konden onderzoeksters van het Max Planckinstituut, die ook aan deze studie deelnamen, gemerkt CO₂ volgen op zijn weg door de reactieketen. Von Caemmerer: “Dat is nog een belangrijk resultaat van dit onderzoek. We konden bewijzen dat kooldioxide wordt vastgelegd via de C4-route. Dat betekent dat die genen actief waren, maar ook dat de betrokken enzymen functioneerden in de plant in de juiste cellen. Hoewel de planten nog niet zo efficiënt zijn als met C4 weten we dat een deel van de fotosynthese via C4 verloopt.”

Het C4-rijstproject is tien jaar geleden gestart. Er doen zestien labs in elf landen aan mee. De volgende stap is om een genconstruct van zestien genen te maken die gerelateerd zijn aan de C4-route. De onderzoeksters zijn ervan overtuigd dat rijstvariant met een C4-fotosynthese absoluut haalbaar is. Of rijst daarmee ook minder klimaatbedreigend is (veroorzaakt veel methaan- en distikstofmono-oxideuitstoot; beide broeikasgassen) vertelt het verhaal niet…

Bron: Eureklert