Planten gebruiken hun SNORKEL-genen wanneer ze verdrinken

Als je vorige maand in de supermarkt stond en je het ijzer in je bloed wilde aanvullen met wat verse spinazie, kwam je waarschijnlijk voor een leeg schap te staan. Een groot deel van de oogst in Spanje ging namelijk verloren door veel neerslag en overstromingen.

Misschien is dit niet direct het gevolg van klimaatverandering, maar door klimaatverandering zullen regenbuien steeds extremer worden en stijgt ook de zeespiegel. Dit betekent een grotere kans op overstromingen. Net als wij hebben planten zuurstof nodig om te overleven, maar als ze onder water komen te staan, betekent dit vaak voor veel planten een noodlottig einde. Bovendien is fotosynthese bijna onmogelijk door het troebele water.

De hoeveelheid oogsten die mislukken door overstromingen zal in de toekomst alleen maar toenemen. Dit kost niet alleen heel veel geld - alleen al het verlies aan rijst ligt rond de 565 miljoen euro - ook gaat er veel eten verloren waarmee honger gestild hadden kunnen worden. Ter wereld lijden nog 795 miljoen mensen honger. Sjon Hartman, promovendus aan de Universiteit Utrecht, doet samen met zijn team onderzoek naar waterplanten en hun reactie op overstroming. Planten blijken hier twee tactieken voor te hebben, vertelt Hartman. "De eerste tactiek bestaat uit het maar gewoon accepteren dat je overstroomd raakt en wachten totdat het water weer zakt. Eigenlijk houdt de plant gewoon zijn adem in en wil zo min mogelijk energie verbruiken," vertelt hij.

De tweede tactiek is een stuk spannender: planten maken hun eigen snorkels om letterlijk hun hoofd boven water te houden. Zo voorkomen ze een zuurstoftekort en proberen zo snel mogelijk met hun stengel of blad bij het wateroppervlak komen. "De planten maken holle, lange stengels waarmee hij zuurstof van het oppervlak naar de wortels kan vervoeren," vertelt Hartman.

Japanse onderzoekers ontdekten deze zogenaamde SNORKEL-genen al een paar jaar geleden in rijstplanten. Sommige rijstsoorten, die normaal maar enkele centimeters hoog zijn, kunnen wel meer dan 4 meter groeien terwijl het waterpeil langzaam stijgt. Zoals een echte snorkel vervoert de stengel zuurstof van lucht naar de wortels om deze in leven te houden.

Beide tactieken worden alleen ingezet wanneer een plant merkt dat hij onder water staat. Dat merken ze "door een gebrek aan zuurstof en suikers, dus energie," vertelde Hartman. "Daarnaast wordt de concentratie ethyleen in de overstroomde delen heel hoog."

Ethyleen is gasvormige stof die in alle delen van de plant worden gemaakt, gedurende zijn hele leven - maar wanneer een plant onder water staat kan het gas nergens naartoe. Door de steeds groter wordende hoeveelheid van dit gas, weet de plant dat hij aan het verzuipen is. Hartman en zijn team bewezen dat dit gas ervoor zorgt dat de SNORKEL-genen worden aangezet.

Een belangrijke ontdekking, want dit kan een belangrijke rol spelen bij het weerbaarder maken van planten in de toekomst door genetische modificatie. Genetische modificatie is de snelste, simpelste en goedkoopste oplossing om genen te herstellen of zelfs in te bouwen, maar deze techniek kent nog veel tegenstanders. Zij huiveren bij het idee dat wetenschappers het DNA van planten aanpassen en terug brengen in de natuur, wat de ontwikkeling van gemodificeerde gewassen tegenhoudt.

Maar voordat dat de goede genen ingebouwd kunnen worden, moeten ze wel eerst gevonden worden in planten die nog in de natuur leven. "Geen enkele plant die wij nu eten, lijkt op nog zijn voorouder. De goede genen tegen overstroming zijn verloren gegaan tijdens de veredeling," zegt Hartman. "Rijst is nu het enige gewas dat wij eten dat kan snorkelen."

Stapje voor stapje komen onderzoekers erachter wat allemaal een rol speelt in de reactie van planten als ze verdrinken. "Dit onderzoek gaat zeker nog een aantal jaar duren," vertelt Hartman, "maar als er behoefte is op plekken waar geld is, zoals hier in West-Europa, kan het heel snel gaan." In Afrika en Azië is er geen geld om de gewassen aan te passen aan overstroming, terwijl het daar misschien wel het hardst nodig is. Boeren investeren hun geld liever in het verbouwen van gewassen met de kans op een goede oogst, dan dat zij geld stoppen in de technische ontwikkeling van gewassen waarbij er niet direct brood op de plank komt.

Maar zelfs wanneer het onderzoek gedaan is, zijn we er nog niet. Het debat over genetische modificatie is nog niet voorbij en wanneer daar overeenstemming over bereikt is, zijn we wel 10 tot 20 jaar verder. Maar misschien komt hier wat meer vaart in komen als wij niet meer kunnen genieten van onze spinazie, en zullen gewassen misschien sneller worden voorzien van een nieuw setje SNORKEL-genen.