Meer zink in planten dankzij 'moleculaire schakelaar'

hands-1838658_1280

Door een plant te laten denken dat het permanent zink tekort komt, hebben onderzoekers van onder andere Wageningen University & Research (WUR) het zinkgehalte weten te verhogen.

De onderzoekers, naast de WUR afkomstig van de Universiteit van Kopenhagen en de Universiteit van Porto, wisten tijdens de eerste experimenten het zinkgehalte in zaden te verhogen met 50%. Dat gebeurt met een 'schakelaar', aldus het persbericht van WUR. Die kun je 'omzetten' in gewassen zodat ze meer voedingsstoffen opnemen dan anders. De technologie om het gehalte aan bepaalde stoffen in planten te verhogen heet biofortificatie.

“Voor het allereerst is aangetoond dat we, door gebruik te maken van een moleculaire ‘schakelaar’ in de plant, kunnen zorgen dat de plant meer zink opneemt dan anders, zonder duidelijke negatieve gevolgen voor de plant,” verklaart Mark Aarts, hoogleraar erfelijkheidsleer bij Wageningen University & Research en medeauteur van de publicatie in Nature Plants.

Zink gezocht

De onderzoekers vonden de specifieke schakelaar voor zink bij de zandraket (Arabidopsis thaliana). Om precies te zijn identificeerden ze twee eiwitten die als zinksensoren fungeren en bepalend zijn voor het vermogen van de plant om zink op te nemen en te transporteren door het plantenweefsel. Pas je het genetisch materiaal dat codeert voor deze sensoren, ofwel 'moleculaire schakelaars', aan, dan kun je een nauw verbonden netwerk van zinktransporteiwitten aansturen. Op die manier wisten de onderzoekers ervoor te zorgen dat de plant meer zink opneemt. Aarts: “Deze aanpassing gaf zandraketplanten het idee dat ze een permanent zinktekort hadden. Hierdoor bleef het mechanisme van de plant voor zinkopname actief, en dit resulteerde in een verhoging van het zinkgehalte in het zaad met maar liefst 50 procent in vergelijking met normale planten.”

Verborgen honger

Een verhoogd zinkgehalte in planten kan bijdragen aan de problematiek rondom 'verborgen honger'. Wereldwijd lijden meer dan 2 miljard mensen aan ondervoeding. Het gaat daarbij niet alleen om te weinig calorieën, maar ook om het gebrek aan essentiële mineralen zoals zink en ijzer in het voedsel. Zink helpt een groot aantal chemische processen in eiwitten in het lichaam in stand te houden. De stof is ook essentieel voor planten; de afwezigheid ervan heeft nadelige gevolgen voor de groei en ontwikkeling.

En nu?

De volgende stap is om de zinkopname niet alleen in de modelplant te verhogen, maar de resultaten te herproduceren in echte gewassen. De resultaten worden momenteel herhaald in bonen-, rijst- en tomatenplanten. “Als dat lukt, krijgen we interessante mogelijkheden om voedzamere gewassen met biofortificatie te ontwikkelen”, aldus Aarts. Volgens hem is biofortificatie een duurzame oplossing om het gehalte aan micronutriënten in onze voeding te verbeteren.

“Het is mogelijk om gericht te veredelen op deze eigenschap, nu bekend is welke genen hiervoor van belang zijn. Nog sneller zou het zijn als specifieke gene-editing met CRISPR-Cas toegepast zou kunnen worden. Op dit moment is dit vanwege strenge regelgeving nog lastig in de EU, maar buiten de EU, waar het probleem van de ‘verborgen honger’ het grootst is, zijn er verschillende landen die wel open staan voor een dergelijke aanpak. Met nieuwe rassen die meer zink opslaan in hun zaden, kunnen de opbrengsten van gewassen toenemen en ook de voedingswaarde van de producten die ermee gemaakt worden.”

Lees ook
Rapport toekomst melkveehouderij: vier scenario’s voor 2030

Rapport toekomst melkveehouderij: vier scenario’s voor 2030

Hoe ziet de toekomst van de Nederlandse melkveehouderij eruit? Met die vraag stapte FrieslandCampina naar Wageningen University & Research. Het resultaat is een rapport van 88 pagina’s, waarin Wageningen Economic Research de mogelijkheden op basis van economische modellering onderzoekt. De Wageningse onderzoekers verkenden de mogelijke ontwikkelrichtingen...

Samenwerking brengt onderzoek in stroomversnelling

Samenwerking brengt onderzoek in stroomversnelling

Wageningen University & Research (WUR) en Essensor doen gezamenlijk onderzoek naar voeding en de consument. Dankzij de nieuwe samenwerking komen wetenschappelijke inzichten sneller bij de gebruiker.

Vezelrijk witbrood mogelijk met plantenveredeling

Vezelrijk witbrood mogelijk met plantenveredeling

Wetenschappers van het Britse onderzoeksinstituut Rothamsted Research hebben ontdekt welke genen in graan verantwoordelijk zijn voor de hoeveelheid vezels in bloem. Daarmee ligt de weg open voor de ontwikkeling van een graansoort waar vezelrijk witbrood van gemaakt kan worden. Dat voedingsvezels belangrijk zijn voor de gezondheid is bij consumenten...