Mogelijk goed nieuws voor ondervoede mensen wereldwijd

Maar stel dat je een schakelaar kunt omzetten in gewassen, waardoor ze hun opname van zink, ijzer of andere voedingsstoffen zouden opvoeren, zodat ze meer voedingsstoffen opnemen dan anders. Die schakelaar, voor zink, hebben onderzoekers van Wageningen University & Research, in samenwerking met collega’s van de Universiteit van Kopenhagen en de Universiteit van Porto, gevonden bij de zandraket (Arabidopsis thaliana). Een publicatie hierover is onlangs verschenen in Nature Plants.

“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.

Planten slaan 50 procent meer zink op in zaden

Zink is belangrijk voor onze gezondheid omdat het een groot aantal chemische processen en eiwitten in ons lichaam in stand helpt houden. Als deze processen niet goed meer functioneren, worden we veel sneller ziek. Ook voor planten is zink essentieel, en heeft de afwezigheid van zink vooral nadelige gevolgen voor de groei en ontwikkeling.

Onderzoekers proberen al lang te begrijpen hoe planten hun zinkopname regelen. Tijdens het onderzoek van WUR en de Universiteit van Kopenhagen zijn nu voor het eerst twee specifieke eiwitten bij de zandraket geïdentificeerd die als zinksensoren fungeren en bepalend zijn voor het vermogen van de plant om zink op te nemen en te transporteren door het plantenweefsel.

Door een kleine aanpassing van de eigenschappen van deze sensoren, of moleculaire ‘schakelaars’, die een nauw verbonden netwerk van zinktransporteiwitten aansturen, zijn de onderzoekers erin geslaagd om planten meer zink te laten opnemen: “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.”

De volgende stap: rijst, bonen en tomaat

De onderzoekers hebben experimenteel aangetoond dat het mogelijk is de zinkopname in hun modelplant te verhogen, maar de volgende stap is de resultaten te reproduceren in echte gewassen. En daar zijn ze al een heel eind mee op weg. Op dit moment worden de resultaten van het experiment herhaald in bonen-, rijst- en ook 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.”

Onderzoekers ontdekken hoe ze het zinkgehalte in planten kunnen verbeteren