Een doorbraak in stamcelonderzoek kan vijftig procent meer maïs opleveren

Een nieuw communicatiekanaal dat onlangs is ontdekt in gewassen, zou de oogst van maïs en andere basisgewassen tot 50 procent kunnen doen toenemen. Dit zou in de nabije toekomst al mogelijk gemaakt kunnen worden, volgens een artikel dat maandag is gepubliceerd in Nature Genetics.

Het gaat om een trigger in oudere cellen en de uiterste punten van de plant. Deze cellen laten de plant weten wanneer de productie van totipotente stamcellen gestopt moeten worden.

Je kunt het zien als een manier voor de oudere, 'wijzere' cellen om de plant te sturen in de groei. Voor de groei van een plant spelen bijvoorbeeld toegang tot licht, voedingsstoffen en vocht een grote rol. Het signaalmedium dat de communicatie regelt is een eiwitfragment met de naam FCP1.

Deze ontdekking is veelbelovend voor de potentiële toepassing op andere voedselgewassen. De stamcellen in de kern wordt aangestuurd door een brein van centrale controlerende cellen via een gen genaamd WUSCHEL. Die zorgt er voor dat de stamcellen stoppen met de differentiatie naar een andere celsoort. In plaats van te transformeren zullen de stamcellen zich dan verder vermenigvuldigen.

Om het precieze proces na te gaan, heeft het team van het Cold Spring Harbor laboratorium onderzoek gedaan naar met een deficiëntie in receptoren voor het FCP1 eitwit – de zogenaamde FEA3 receptoren. In deze planten leek het alsof de stamcellen blind waren voor signalen van het FCP1 eiwit. Het groeiproces van de plant liep hierdoor compleet uit de hand. De plant produceerde veel te veel stamcellen, wat een overproductie aan zaadjes veroorzaakte. Tegelijk was de plant niet in staat om al die zaadjes van voedingsstoffen te voorzien. Als gevolg stoot de plant alle babymaïsjes af, tot er een zielige, knoesterige maïsplant overblijft, zonder eetbare maïskolven.

Het is de onderzoekers gelukt om een transgene plant te ontwikkelen waarbij de FEA3 receptoren maar gedeeltelijk dysfunctioneel waren. Zo blijft er nog wel een beetje "stop met groeien" signaal over, maar is het signaal minder sterk dan normaal. Het groeiproces wordt dus nog wel flink gestimuleerd, maar het meristeem kan de extreem buitenproportionele groei tot onbruikbaar knoesterig gewas nog voorkomen. Zo kan de oogst van de maïs tot 50 procent toenemen. Omdat de feedbackloop van het meristeem tot aan de bladeren een veelvoorkomend proces is bij planten, zou de truc eventueel in meerdere gewassen toegepast kunnen worden. De onderzoekers zijn nu van plan dit ook in andere gewassen te onderzoeken.

De mogelijkheid van zo'n grote toename in potentiële oogst via een relatief simpele genetische aanpassing is een veelbelovend vooruitzicht. Hoe deze transgene gewassen precies op de markt gebracht kunnen worden wordt momenteel uitgezocht door de partijen die het onderzoek financieren, waaronder DuPont, het nationale wetenschapsfonds van de Verenigde Staten, de Zweedse overheid en de Zuid-Korea.