In 2012 willen wetenschappers van VIB en UGent een maïsveldproef met genetisch gewijzigde planten uitvoeren in Wetteren. Daarvoor is een
aanvraag ingediend bij de Belgische federale overheid. De veldproef past in onderzoek naar de verhoging van de opbrengst van landbouwgewassen. Hieronder een antwoord op de tot nu toe gestelde vragen.
Wat zal er in deze maïsveldproef worden onderzocht?
In deze veldproef worden genetisch gewijzigde maïsplanten onderzocht die in de serre groter worden dan traditionele maïs. Met het experiment willen de wetenschappers nagaan of de maïsplanten ook groter worden in de buitenlucht, onder normale landbouwomstandigheden. Daarnaast zal worden nagegaan of de maïsplanten dichter op elkaar kunnen worden geplant en of dat voor een hogere opbrengst kan zorgen. Bovendien bleek in de serre dat de nieuwe maïsplant beter bestand zijn tegen koude en milde droogte. Dit zou erop kunnen wijzen dat deze maïs ook onder slechte omstandigheden sneller blijft groeien. Ook dit zal verder worden onderzocht in de maïsveldproef.
Wat is de noodzaak van grotere maïs?
Deze veldproef past in onderzoek naar de verhoging van de opbrengst van planten. De bouw van de plant bepaalt in grote mate de opbrengst van een gewas. Hogere planten die dichter op elkaar worden geplant, kunnen meer bladoppervlakte per vierkante meter bereiken. Er zijn ook aanwijzingen dat de planten in deze proef minder gevoelig zouden zijn voor koude en droogte. Beide eigenschappen kunnen bijdragen tot een hogere opbrengst. Of dat ook daadwerkelijk zo is, wordt nagegaan in dit experiment.
Waarom moet de opbrengst van landbouwgewassen omhoog?
Tegen 2050 zal de wereldbevolking stijgen tot 9 miljard mensen. De Wereldvoedselorganisatie (FAO) voorspelt dat we in
2050 zeventig procent meer voedsel moeten produceren dan in 2009. Het verhogen van de opbrengst per hectare kan daar een rol in spelen. Het is beter om de opbrengst per hectare te verhogen dan om meer landbouwgrond in gebruik te nemen, bijvoorbeeld door bossen of natuurgebieden op te offeren.
Welk wetenschappelijk onderzoek ligt aan de basis van de veldproef?
VIB doet al jarenlang onderzoek naar opbrengstverhoging van planten. Eén van de stoffen die daarbije bestudeerd worden is het enzym GA20oxidase, betrokken in de aanmaak van het plantenhormoon gibberelline (Gibberellic acid of GA afgekort). Gibberelline is een stof die van nature in de planten aanwezig is en een rol speelt bij de groei. De planten in de veldproef produceren er een grotere hoeveelheid van. Dat zorgt ervoor dat de planten zich meer ‘strekken’ tijdens de groei, en dus hoger worden. De wetenschappers hebben een extra kopij ingebracht van GA20oxidase, het genetisch materiaal dat voor de aanmaak van GA instaat. Daarom spreken we hier van genetisch gewijzigde, of ggo-maïs.
Bestaan er al gewassen met een veranderde productie van plantenhormonen?
Rijst en tarwe, na maïs wereldwijd de belangrijkste voedingsgewassen, zijn voorbeelden van gewassen met veranderde productie van plantenhormonen. Ze zijn in de loop van vorige eeuw geselecteerd op kortere stengels en grotere korrels. Die nieuwe varianten lagen mee aan de oorsprong van de zogeheten 'Groene Revolutie', die ervoor gezorgd heeft dat de opbrengst van de landbouw spectaculair is gestegen in de tweede helft van de 20-ste eeuw. Deze tarwe en rijst staan nu bekend als de ‘korte-stro rassen’.
Bij moderne rijst is de aanmaak van het enzym GA20oxidase verminderd, waardoor er minder van het plantenhormoon gibberelline wordt aangemaakt. Ook de tarwe die we vandaag kennen heeft een gewijzigde aanmaak van het plantenhormoon gibberelline.
Bij de maïsplanten in de veldproef is net het omgekeerde gebeurd als bij de rijst: de productie van GA20oxidase wordt verhoogd in plaats van verminderd.
Binnen VIB wordt er onderzocht wat het effect van een verhoogde of verminderde hoeveelheid van dit enzym is op de groei van planten onder verschillende condities. Wanneer dit enzym in extra hoeveelheden wordt aangemaakt groeien de planten sneller en verandert de architectuur of het algemeen uitzicht van de plant: langere stelen en langere bladeren. De planten blijken ook beter door te groeien bij koude (koude nachten aan het begin van het groeiseizoen) of milde droogte. Deze vaststelling opent mogelijkheden om landbouwgewassen te ontwikkelen die hogere opbrengsten leveren, ook wanneer de weersomstandigheden minder gunstig zijn. Vandaag is de wetenschap echter nog lang niet zover. Er moeten nog een pak fundamenteel onderzoek gebeuren.
Waarom een veldproef?
Sinds een tweetal jaren zijn er bij VIB serreproeven met maïsplanten die meer GA20oxidase produceren. Experimentele planten die in de serre veelbelovend lijken kunnen pas het bewijs (of de ontkenning) van hun werkzaamheid tonen als ze ook in de open lucht, onder normale landbouwomstandigheden presteren. Planten groeien anders in de serre dan in het veld. Daar worden ze blootgesteld aan weer en wind.
Om dat verschil te bepalen zijn veldproeven noodzakelijk.
Waar is de veldproef gepland?
Op een terrein in Wetteren in de provincie Oost-Vlaanderen. VIB werkt voor deze veldproef samen met het
Instituut voor Landbouw en Visserijonderzoek (ILVO), een Vlaamse onderzoeksinstelling die ondermeer 200 ha landbouwgrond gebruikt om plantkundig en teelttechnisch onderzoek voor de Vlaamse landbouw te verrichten. De experts van ILVO zullen helpen bij de observatie van de maïsplanten.
Hoe groot is de veldproef en hoeveel veldproeven zijn er nodig?
De onderzoekers willen in 2012 een start maken met een beperkte proef waarin 200 genetisch gewijzigde maïsplanten in het veld worden gegroeid. Als de resultaten van deze eerste proef uit wetenschappelijk oogpunt niet negatief uitpakken zullen de onderzoekers in 2013 en 2014 de proef uitbreiden. De oppervlakte van genetisch gewijzigde maïsplanten en niet-gemodificeerde referentielijn tesamen zal in die jaren niet meer dan 0,05 hectare bedragen.
Met deze proef over drie jaren hopen de onderzoekers voldoende wetenschappelijke gegevens te verzamelen om solide uitspraken te kunnen doen over de werkzaamheid en het nut van de ingebrachte eigenschap. Het is noodzakelijk om veldproeven over meerdere groeiseizoenen te herhalen omdat de condities niet zo gestandaardiseerd zijn als in de serre: zo kan het bijvoorbeeld extreem warm zijn tijdens het groeiseizoen, wat niet typisch is voor het Belgische groeiseizoen: door de proef enkele malen te herhalen zullen dergelijke extreme situaties de resultaten minder beïnvloeden.
Wat gebeurt er als de eigenschap nuttig blijkt te zijn?
Het is aan anderen om te bepalen of ze de eigenschap in nieuw te ontwikkelen maïsvariëteiten zouden willen inbouwen. Als dat zo is, begint een nieuw ontwikkelingstraject dat vanaf nul start op de tekentafel: ontwerp van een geschikte DNA-vector, inbouw in een commercieel relevante inteeltlijn, selectie van lijnen in een serre, veldproeven om een elite-lijn te selecteren, en veldproeven om de gegevens te verzamelen die noodzakelijk zijn om een marktaanvraagdossier uit te bouwen. Anderzijds is het ook mogelijk dat dit kenmerk niet zijn toepassing zal vinden in het maken van nieuwe variëteiten via genetische aanpassingen, maar eerder als een merker die kan helpen in de klassieke veredeling: bijvoorbeeld als de GA20OX planten meer tolerant blijken te zijn voor koude en droogte, dan kan de keuze voor lijnen met een hoog GA gehalte tijdens het veredelingsproces voordeliger zijn als men lijnen wil selecteren om te groeien in een bepaald klimaat waard koude en droogte voorkomen tijdens het groeiseizoen.
Hoeveel kans bestaat er dat de veldproef ‘slecht’ afloopt?
Dat is moeilijk te voorspellen. Het belangrijkste negatieve scenario is dat de hoge maïsplanten onvoldoende bestand zijn tegen felle wind en regen en als gevolg daarvan tegen de vlakte gaan. Als dat zo is, wil dat echter nog niet zeggen dat de ingebrachte eigenschap waardeloos is. Het is ook mogelijk dat de ingebrachte eigenschap in combinatie met andere (klassieke) eigenschappen wel nog een maïsvariëteit oplevert die een meerwaarde heeft.
Waarvoor zal deze maïs uiteindelijk worden gebruikt? Als diervoeder? Als voedsel voor de mens? Of als basis voor biobrandstoffen of bioplastic?
De maïsvariant die in dit experiment gebruikt wordt is enkel geschikt voor wetenschappelijk onderzoek. Het is een variant waarvan gekend is dat er gemakkelijk nieuwe eigenschappen in kunnen worden aangebracht. Spreken over toepassingen is nog niet aan de orde. Het is stof voor verder wetenschappelijk onderzoek om uit te maken of en welke maïsvarianten voordeel hebben bij de verhoogde productie van GA20oxidase. Zoete maïs, diervoeder, basis voor biobrandstoffen of bioplastic? Het kan nog alle kanten uit.
Wat heeft deze maïs te maken met herbicidetolerantie?
De testplanten bevatten (voorlopig) wel gen dat hen bestand maakt tegen glufosinaat, het achtieve bestanddeel herbicide Basta. Die eigenschap is enkel van nut geweest tijdens de laboratoriumfase van het onderzoek. Het gen is in dit geval niet toegevoegd met de bedoeling om glufosinaat op de maïs in het veld te spuiten. Tijdens de veldproef zal dan ook geen glufosinaat gebruikt worden.
Het inbouwen van tolerantie tegen herbiciden is een techniek die door plantenonderzoekers vaak wordt toegepast om de selectie van de nieuwe planten te vergemakkelijken. Hoe gaat dat in zijn werk?
- Het gen dat de plant bestand maakt tegen het herbicide, wordt gekoppeld aan het gen dat de wetenschapper wil inbrengen in de plant (in dit geval: het strekgen).
- De combinatie (strekgen+herbicideresistentie) wordt in een groot aantal plantencellen ingebracht
- Die cellen worden tot plantengroei aangezet op een kweekbodem die ook het herbicide glufosinaat bevat
- Alleen de planten waarbij de combinatie van nieuwe genen succesvol zijn ingebouwd, groeien uit tot nieuwe planten waardoor het veel efficiënter is om de transformanten te selecteren
Deze maïs draagt genetisch materiaal van bacteriofaag lambda, geassocieerd met de darmbacterie E. coli. Waarom? En zal dat in de latere onderzoeksfasen zo blijven?
Eerst en vooral. E. coli (voluit: Escherichia coli) is een gewone darmbacterie die van kindsbeen af deel uitmaakt van onze darmflora. Ze is van vitaal belang voor de vertering van ons voedsel en de aanmaak van vitaminen. Iedereen draagt miljarden van deze bacteriën in de darmen. Af en toe duiken er ook schadelijke stammen van E. coli op, zoals in de loop van 2011 met de EHEC-besmetting (EnteroHemorragische Escherichia coli). Dat zijn echter zeldzame gevallen. Over het algemeen is E. coli een voor de mens erg nuttige bacterie.
Wat heeft deze bacterie nu te maken met de veldproef met genetische gewijzigde maïsplanten? Dat is een technische materie. Om nieuwe genen in te brengen in een plant, wordt een zogeheten DNA-vector gebouwd. Dat is een DNA-streng waar onder andere het ‘strekgen’ wordt opgeplaatst – het gen dat de wetenschappers willen inbouwen in de plant.
De DNA-vector die gebruikt is bij deze maïs, bevat stukken DNA van lambda, een bacteriofaag van E. coli. Die stukjes DNA worden recombinatiesites genoemd en laten toe om op een heel eenvoudige wijze verschillende genen met elkaar te combineren. Het is om die reden dat deze sites en dit type van DNA-vectoren in het wetenschappelijk onderzoek heel veel gebruikt worden. De recombinatiesites zullen alleen in de testfasen in de planten aanwezig zijn.
Wat is de relatie van deze proef met het speerpuntproject van de UGent ‘Biotechnology for a Sustainable Economy’?
Het departement Planten Systeembiologie van VIB-UGent is één van de partners in het UGent speerpuntproject ‘
Biotechnology for a Sustainable Economy’. Dit project wil door middel van wetenschappelijk onderzoek bijdragen tot een omschakeling van een op olie gebaseerde economie naar een op hernieuwbare, plantaardige biomassa gebaseerde economie.
Binnen het speerpuntproject ‘Biotechnology for a Sustainable Economy’ onderzoekt VIB hoe planten verbeterd kunnen worden om te dienen als bron voor biomassa. Daarbij worden drie typen van eigenschappen bestudeerd: (1) verhoogde opbrengst, (2) opbrengstzekerheid (weerstand tegen stress zoals koude of droogte) en (3) afbreekbaarheid. De planten in de veldproef richten zich op (1) en (2).
Verhoogde opbrengst en een betere weerstand tegen koude en droogte zijn niet alleen van belang voor het gebruik van planten als biomassa, maar voor alle gewassen, ook planten die dienen als voedsel of diervoeder.
Een rechtstreekse link met de productie van biobrandstoffen is er in deze veldproef niet. Dat is bijvoorbeeld wel het geval bij de veldproef met
genetisch gewijzigde, lignine-arme populieren, een proef die ook door het VIB wordt uitgevoerd.
Hoe zit het met de eigendomsrechten bij deze proef?
VIB heeft geen eigendomsrechten geclaimd op de functie van de ingebrachte genen of het gebruik ervan in genetisch gewijzigde planten.
Wie zijn de partners in dit project?
De veldproef is een project van VIB-UGent in samenwerking met het Instituut voor Landbouw- en Visserijonderzoek (ILVO).
Welk impact zal/kan deze veldproef hebben voor de gezondheid en het leefmilieu?
Niets wijst erop dat de veldproef enige gevolgen kan hebben voor de menselijke gezondheid of het leefmilieu. Immers, het gaat hier om planten die een stof aanmaken die al van nature aanwezig is in planten. In deze planten wordt ze enkel in grotere hoeveelheden aangemaakt. De nieuw ingebrachte eigenschap maakt de planten niet schadelijk, alleen groter.
De kans op verspreiding van de pollen van de maïsplanten in de veldproef is eveneens miniem. De mannelijke bloemen – de pluimen – zullen geplukt worden voordat ze stuifmeel kunnen gaan verspreiden. Verspreiding van de gemodificeerde eigenschap naar andere maïs is om die reden zo goed als onmogelijk. Ook zal er geen genetisch gemodificeerd stuifmeel in voedingsmiddelen, zoals honing, terecht kunnen komen.
Ook de tolerantie tegen glufosinaat en de aanwezige recombinatiesites maken de planten niet schadelijk. Glufosinaat zal in het veld niet worden toegepast en de toegevoegde eigenschappen zijn stabiel.
Waarom wordt de verspreiding van pollen en zaden tegengegaan?
Voor alle duidelijkheid: we doen dat niet omdat de planten schadelijk zouden zijn, want dat is niet het geval, maar om in dit stadium van het onderzoek te voorkomen dat ze zich met andere maïsplanten zouden kunnen vermengen. De planten hebben immers op dit moment geen markttoelating. De veldproef zal niet tot schade kunnen leiden, maar toch heeft VIB als onderdeel van de vergunningsprocedure een verklaring ondertekend inzake burgerlijke aansprakelijkheid.
Ik heb nog vragen over deze veldproef. Waar kan ik ze stellen?