Genetisch gemanipuleerde planten kunnen klimaatverandering bestrijden

Wetenschappers hebben ontdekt hoe ze planten genetisch kunnen manipuleren zodat ze langere wortels groeien, wat er mogelijk toe zou kunnen leiden dat ze beter in staat zijn om koolstof op te slaan, beter tegen droogte kunnen, en helpen het land te beschermen tegen overstromingen.

Dit onderzoek is deel van het Harnessing Plants Initiative van het Salk Institute, waar geprobeerd wordt om planten te gebruiken om koolstof uit de atmosfeer te onttrekken, en in de grond op te slaan.

Als een plant een dieper wortelstelsel heeft, helpt dat koolstof dieper onder de grond op te slaan, in stabielere aarde. Het is echter niet eenvoudig om de manier waarop planten groeien te bepalen. Wetenschappers weten al geruime tijd dat het plantenhormoon auxine verantwoordelijk is voor de wortelgroei, maar ze wisten niet precies hoe het de vorm van het wortelstelsel beïnvloedde. Het onderzoek, dat gisteren gepubliceerd werd in Cell , heeft als model de zandraket (Arabidopsis thaliana) gebruikt om een specifiek gen (EXOCYST70A3) te identificeren. Dit gen bepaalt hoe wortels groeien, door te sturen hoeveel auxine te wortelpunt bereikt. Het gen, of een die er sterk op lijkt, is in alle planten aanwezig, wat het mogelijk zou maken voor wetenschappers om welke plant dan ook te modificeren om diepere wortels te groeien.

Kijk ook hier: De keiharde strijd tussen mijnwerkers en milieuactivisten in het Ruhrgebied

Hoe je test wat een gen doet? Door het uit te schakelen. Wortels groeien in de natuur in vele richtingen, maar corrigeren zichzelf vaak om naar beneden te blijven groeien. Onderzoekers hadden EXOCYST70A3 geïdentificeerd als een gen dat mogelijk gebruikt kon worden om wortelgroei te sturen. Toen ze de activiteit van EXOCYST70A3 veranderden, door het uit te schakelen of juist de activiteit ervan te versterken, slaagden ze erin om wortels die doorgaans aan de oppervlakte blijven veel dieper te laten groeien.

Planten slaan bij het groeien van hun wortels koolstof op in complexe koolhydraten, die niet eenvoudig worden afgebroken door bodemmicroben, een proces dat koolstof terug in de atmosfeer zou sturen. Het Harnessing Plants Initiative probeert ervoor te zorgen dat planten meer koolstof opslaan in het molecuul suberine, wat praktisch hetzelfde is als kurk. Suberin komt voor in plantenwortels en lijkt vrij resistent tegen ontbinding. En diepere wortels betekenen ook dat de kans kleiner wordt dat de opgeslagen koolstof weer terug in de atmosfeer belandt.

“Het idee is niet om meer koolstof op te slaan, maar om koolstof op te slaan in delen van de aarde waar de koolstof stabieler is,” zei de hoofdauteur van het onderzoek, Wolfgang Busch. “Verander die biochemie en je verhoogt de stabiliteit.”

De onderzoekers verwachten dat deze techniek met name nuttig zal zijn voor gewassen. Veel gewassen (denk bijvoorbeeld aan maïs) zijn veel groter dan zandraket, en kunnen diepe wortelstelsels groeien. Omdat ze toch al op veel plekken worden geplant zijn ze ideaal voor dit soort genbewerking, aldus Busch.

Diepere wortelsystemen hebben nog meer voordelen. Omdat zandraket zo’n klein plantje is, en doorgaans geen uitgebreid wortelsysteem heeft, zijn ondiepe wortels beter voor de droogteresistentie van het plantje. Maar voor de meeste planten geldt dat een dieper wortelsysteem juist ervoor kan zorgen dat de plant kan overleven met minder water. Hoewel de zon wellicht de bovenste grondlaag uitdroogt kunnen diepe wortels water dat dieper onder de grond zit bereiken. Meer koolstof in de aarde, aangeleverd door deze wortelsystemen, kan er ook voor zorgen dat er meer water in de grond komt, zei Busch. Dit heeft weer meer stabiliteit tot gevolg, en dat beschermt tegen erosie door overstromingen.

Planten kunnen dus niet alleen helpen met het vertragen van klimaatverandering, maar ze kunnen zichzelf ook beschermen tegen de extreme weersomstandigheden die het gevolg zijn van klimaatverandering. De onderzoekers zijn van plan om deze nieuwe genbewerkingstechniek snel op andere planten te testen, in de hoop dat ze planten kunnen maken die beter zijn in het opnemen en opslaan van koolstof.