Zal mais met een opgevoerde fotosynthese blauw zien?
De rek is wel een beetje uit de landbouwproductie en de wereldbevolking groeit maar door. In 2050, dat duurt nog maar 35 jaar, zullen de huidige 7 miljard mensen er 9,5 miljard zijn geworden. Als die allemaal ook nog te eten moeten hebben, dan zal er iets met de voedselproductie moeten gebeuren. Die moet omhoog en dat zou kunnen door met behulp van genetische technieken de omzettingseffeciëntie van de fotosynthese te vergroten. Nu zetten planten hooguit een paar procent van de zonne-energie om in voor de mens bruikbare (en uitaard ook onbruikbare) voedingsstoffen. Daar zit nog een hoop rek in, is de gedachte van Stephen Long en medeonderzoekers.
De fotosynthese is de basis van het bestaan van leven op aarde. Zonder fotosynthese was er geen leven op aarde. Planten kunnen met behulp van zonlicht water en kooldioxiden omzetten in energierijke stoffen, die wij direct of via het eten van dierlijk vlees tot ons nemen. Volgens Stephen Long lopen we bij de productie van voedingsstoffen tegen een plafond aan. Het rendement van fotosynthese is maar een paar procent, vaak veel minder. Een al weer wat ouder onderzoek komt tot een maximaal rendement van 12%.
De oplossing zien de Amerikaanse en Chinese onderzoekers, dus, in het opvoeren van de fotosynthese door genetische modificatie. Dat ligt gevoelig, omdat gengewassen vooral in Europa niet erg populair zijn. Toch is de tijd er rijp voor, vindt Long. “We kennen al elke stap van de fotosynthese in belangrijke cultuurgewassen als soja en mais. We hebben daar rekenmodellen van, waarmee de beperkende stappen zijn aan te wijzen. De gentechniek kan ons helpen die te omzeilen.”
De onderzoekers zouden al successen kunnen tonen. Met een gen van een cyanobacterie (blauwalg), een bacteriesoort die ook fotosynthese gebruikt om in zijn energiebehoefte te kunnen voorzien, getransplanteerd in cultuurgewassen, zou de fotosynthese aanzienlijk zijn opgevoerd. Long: “Met wel 30%”. Cyanobacteriën gebruiken (blauwe) kleurstoffen die een betere benutting van de zonne-energie mogelijk maken dan die bij planten (chlorofyl of bladgroen). Het lijkt me dat planten daarmee ook drastisch van kleur zullen veranderen.
Een andere mogelijkheid de opbrengst van cultuurgewassen te verhogen door middel van een verbetering van de fotosynthese is om de lichtdoorlaatbaarheid van de de bladeren van planten te vergroten. Als het lukt de bovenste bladeren van planten ‘doorzichtiger’ te maken, zou dat de productie aanzienlijk ten goede komen, stellen de onderzoekers. “Het volgende onderzoeksdoel is nu een computermodel van een plant te maken, waar we allerlei ingewikkelde biologische wisselwerkingen mee kunnen bestuderen”, zegt medeonderzoekster Amy Marshall-Colon.
De onderzoekers zijn zich zeer bewust dan hun onderzoek nog vele wetenschappelijke, maar ook maatschappelijke en politieke hindernissen zal moeten nemen, maar dat zal hen niet van hun werk afhouden. Long: “Als we vandaag een doorbraak bewerkstelligen, dan zullen we die waarschijnlijk pas over 15 jaar op de akker zien. We moeten ons nu druk maken over wat we over 30 jaar nodig hebben.”
Bron: bdw