Je leest:

Voedzamere groenten door bodembacteriën

Voedzamere groenten door bodembacteriën

Auteur: | 18 november 2020

Dezelfde spruitjes op je bord, maar dan nog veel gezonder. Dit proberen onderzoekers te bereiken met een nieuwe methode. Groenten voedzamer maken lukt al via veredeling, maar dit kost veel tijd. Utrechtse wetenschappers versnelden het proces door bacteriën in te zetten.

“Vijf hapjes groente omdat je vijf jaar oud bent.” Een trucje dat ouders gebruiken om hun kinderen toch wat gezonde groente binnen te laten krijgen die nodig zijn voor hun groei en ontwikkeling. Ook menig volwassene eet niet altijd braaf uit de schijf van vijf (zie kader verborgen honger). Utrechtse onderzoekers maakten gewassen in een klap voedzamer, zodat je kleuter met evenveel hapjes de dubbele hoeveelheid voedingsstoffen binnenkrijgt. En jij – en de rest van de wereld – ook. Want wereldwijd lijdt één op de negen mensen honger. Ook in welvarende landen zoals Nederland komt honger en voedselonzekerheid voor.

Traditioneel veredelen

Al eeuwenlang maken plantenveredelaars onze groenten en fruit steeds gezonder. In eerste instantie onbewust, doordat ze zaden van de beste planten opsloegen voor het volgende jaar. Maar tegenwoordig is plantenveredeling een vak op zich, waarbij erfelijkheidsleer een belangrijke rol speelt.

Bij veredeling selecteren experts gewassen en planten die de gewenste zichtbare of genetische eigenschap hebben. Bijvoorbeeld rozen met extra grotere bloemen, aardappelplanten die bestand zijn tegen droogte of gewassen met extra veel voedingsstoffen. Daarmee kweken de veredelaars door. Van de nakomelingen kiezen de kwekers weer de beste uit en begint het proces opnieuw. Afhankelijk van het gewas duurt dat proces tussen de vijf en dertig jaar.

Onderzoeker Mohammadhossein Ravanbakhsh van de Universiteit Utrecht ontwikkelde samen met collega’s een alternatieve methode om gewassen te verbeteren. Ze hoefden niet te wachten op nakomelingen en ook geen dertig jaar geduld te hebben. Ravanbakhsh richtte zich niet alleen op de plant zelf, maar werkte ook met kleine wezentjes die je niet met het blote oog kunt zien en op en om planten leven. Deze zogeheten micro-organismen beïnvloeden de groei, het immuunsysteem en de ontwikkeling van planten. Dat is vergelijkbaar met de bacteriën in onze darmen, de darmflora, die onze gezondheid beïnvloeden.

Verborgen honger

Bij honger denk je al snel aan voedselgebrek en een tekort aan calorieën. Maar er bestaat ook een andere vorm van honger die wereldwijd voorkomt: verborgen honger. Mensen die aan verborgen honger lijden krijgen wel de benodigde hoeveelheid calorieën binnen, maar niet voldoende vitamine en mineralen zoals koper, zink en vitamine B12.

Een tekort aan microvoedingsstoffen kan op de lange termijn ernstige gevolgen hebben. Zo zijn zink en vitamine A bijvoorbeeld belangrijk voor de ontwikkeling van jonge kinderen en een tekort eraan kan leiden tot ziektes en zelfs kindersterfte. Een tekort aan ijzer verhoogt het risico op bloedarmoede en zowel fysieke als mentale ontwikkelingsstoornissen.

Het gevaar van verborgen honger is dat de getroffenen zich niet bewust zijn van hun tekorten. In 2019 verloor een negentienjarige Britse jongen zijn zicht en gehoor door een ernstig tekort aan microvoedingsstoffen als gevolg van een jarenlang slecht dieet.

Bacteriën geven planten instructies

De wetenschappers maakten slim gebruik van bacteriën in de bodem. Die bacteriën communiceren met de planten in hun omgeving via chemische stofjes die ze aanmaken. De exemplaren die de Utrechtse biologen toevoegden aan de aarde, spoorden planten aan om meer voedingsstoffen op te nemen uit de bodem. Die instructie geven ze via het plantenhormoon ethyleen.

Het hormoon ethyleen motiveert de plant om extra voedingsstoffen op te nemen. Het hormoon staat ook bekend als het rijpingshormoon en zorgt ervoor dat vruchten rijpen. Ditzelfde stofje is ook de verantwoordelijke voor de bruine bananen in de fruitschaal.

De chemische stofjes van de bacteriën zorgen ervoor dat planten meer van dit ethyleen maken. Dat is belangrijk, omdat dit hormoon een soort grijpmachine activeert die voedingsstoffen zoals zink en fosfor uit de bodem binnenhaalt. Daarnaast zorgt het hormoon ervoor dat de plant die voedingsstoffen van de wortels naar het bovengrondse deel vervoert. Dat is het deel van de plant dat we eten. Door ervoor te zorgen dat de plant extra veel ethyleen maakt, zuigt hij dus meer voedingsstoffen op uit de bodem, waardoor het gewas voedzamer wordt.

Met deze methode verdubbelden de wetenschappers het mineraal fosfor en de spoorelementen ijzer, koper en zink in hun planten. De spoorelementen zijn belangrijk voor een goed werkend immuunsysteem. Daarnaast zijn de voedingsstoffen ook nodig voor groei en ontwikkeling (zink), bloedvorming (ijzer), en voor botten en bindweefsel (koper en fosfor). Ravanbakhsh denkt dat het ook mogelijk is om de samenstelling van andere vitamines en mineralen te verhogen in de plant, als ze de juiste bacteriën in de bodem toevoegen.

Puzzelen met bacteriën

Uitgelicht door de redactie

Biotechnologie
In het ziekenhuis van de toekomst beland je vóórdat je ziek wordt

Biologie
Spaceship Earth: real-life soap of wetenschap?

Geesteswetenschappen
Een schuilplaats van slimme surveillancetechnologie

In het onderzoek, gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift New Phytologist, gebruikten de wetenschappers genetisch aangepaste bacteriën. Hiermee bewezen de biologen dat planteigenschappen inderdaad aan te passen zijn door de juiste micro-organismen toe te voegen aan de bodem. Volgens Ravanbakhsh is hetzelfde mogelijk met natuurlijke varianten. “Bacteriën die planten voedzamer maken, komen van nature voor in de grond, maar misschien niet in de juiste hoeveelheden of in de juiste balans”, vertelt Ravanbakhsh. Die balans kunnen boeren straks aanpassen met meststoffen op maat, zonder dat er aanpassingen in het DNA nodig zijn.

Maar het blijft puzzelen, want in ieder stuk grond is de samenstelling van micro-organismen weer anders. Per situatie moeten onderzoekers op basis van DNA-codes uitzoeken welke bacteriën precies in de grond leven. Bovendien leven ze in een complexe, gebalanceerde samenleving. “Bacteriesoort A alleen heeft een andere invloed op de plant dan wanneer hij samenleeft met bacterie B en gedraagt zich weer anders wanneer bacterie C erbij komt”, legt Ravanbakhsh uit. En in de bodem leven niet drie soorten micro-organismen, maar duizenden tot miljoenen per gram aarde.

Voor deze complexe puzzel schakelen de wetenschappers de hulp in van computers. Kunstmatige intelligentie bepaalt welke bacteriën in de complexe samenleving gestimuleerd, en welke juist onderdrukt moeten worden. Daar stemmen boeren samen met onderzoekers hun meststoffen op af.

Derdewereldlanden

De technologieën die de Utrechtse onderzoekers gebruiken om gewassen te verbeteren, zoals kunstmatige intelligentie, zijn beschikbaar in Nederland en de rest van de westerse wereld. Maar arme landen, waar veel honger heerst, hebben hier vaak geen toegang tot. Terwijl juist daar voedzamere gewassen een uitkomst bieden. “Ook in die landen kunnen boeren deze technologie toepassen”, vertelt Ravanbakhsh. Al zal dat er in derdewereldlanden anders uitzien dan in Nederland.

“De regels buiten de Europese Unie zijn minder strikt. In Europa mogen we niet zomaar nieuwe bacteriesoorten in de grond spuiten, ook al zijn ze natuurlijk. Maar in bijvoorbeeld Afrika en Amerika mag dat wel.” In plaats van de natuurlijke bodembacteriën aan te passen, kunnen boeren direct een mix van gunstige bacteriën door hun grond mengen. Een nadeel is dat die boeren regelmatig nieuwe bodembacteriën toe moeten voegen om de gewassen te blijven beïnvloeden. “Maar op die manier voedt een boer in Afrika met dezelfde hectare land twee keer zoveel mensen”, aldus Ravanbakhsh.

Meer dan alleen voedingswaarde

Bodembacteriën kunnen niet alleen gewassen verbeteren, maar ook sierplanten mooier en gezonder maken.

De lastigste klus blijft nog om te begrijpen hoe complexe netwerken van micro-organismen hun omgeving beïnvloeden. Dit is ook de reden dat deze techniek nog niet eerder gebruikt is, terwijl wetenschappers al bijna tien jaar weten dat bodembacteriën belangrijk zijn voor planten. Nu geavanceerde technologie zoals kunstmatige intelligentie beschikbaar is, is dat voor het eerst mogelijk.

De nieuwe methode is niet beperkt tot gewassen voedzamer maken. De Utrechtse wetenschappers willen bijvoorbeeld ook gewassen weerbaarder maken tegen ziekte en droogte. En het hoeft niet bij gewassen te blijven. “Ook is het mogelijk sierplanten te verbeteren en weerbaarder te maken tegen ziekte”, aldus Ravanbakhsh.

Het onderzoeksteam heeft inmiddels een spin-off opgericht: Blossom Microbial Technologies (Blomitec). Dit bedrijf wil de complexe samenlevingen van micro-organismen in de bodem bestuderen en de technologie doorzetten naar commerciële toepassingen. Daarmee hopen ze een stap dichterbij ‘zero hunger’ te komen, een van de duurzame ontwikkelingsdoelen van de Verenigde Naties.

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink, en hoort bij het thema Voedsel produceren op Biotechnologie.nl.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 18 november 2020

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.