Groeien op zoutrijk dieet

Onderzoekers bouwden een gen voor zouttolerantie uit een primitief tarweras in macaronitarwe. Zonder genetische modificatie.

Manitoba, Canada --- Field of Mature Durum Wheat at Sunset --- Image by © Dave Reede/AgStock Images/Corbis © Dave Reede/AgStock Images/Co>

Redacteur Wetenschap

Het terugzoeken van de wilde stamouders van moderne landbouwgewassen heeft opnieuw zijn nut bewezen. Australische onderzoekers wisten een modern tarweras zouttolerant te maken door het te kruisen met ‘einkorn’. Einkorn (Triticum monococcum) is een primitief tarweras dat in het Midden-Oosten nog in het wild voorkomt en hier en daar op kleine akkertjes, in licht gedomesticeerde vorm, zelfs nog wordt gekweekt. Het is één van de voorouders van moderne tarwe.

Aan zouttolerante landbouwgewassen is grote behoefte omdat veel landbouwgrond verzilt door onjuiste irrigatie of een stijgende invloed van de zee. Ook moet door de toenemende voedselvraag steeds meer grond in gebruik worden genomen die al van nature verzilt is, dus in het vocht tussen de zand- of kleikorrels te veel zout (natriumchloride) bevat.

Planten die onvoldoende zouttolerant zijn, transporteren te veel natriumionen naar hun bladeren waar deze essentiële processen zoals de fotosynthese verstoren. Zouttolerante planten houden het natrium ergens in het gebied tussen wortel en blad tegen.

Van een voedselgewas als rijst bestaan al rassen die veel zout verdragen. Ook in het genetische proefobject zandraket (Arabidopsis thaliana) bestaat zouttolerantie. En zelfs de gangbare broodtarwe (Triticum aestivum) heeft een lichte zouttolerantie. Maar in de zogenoemde durum tarwe of macaronitarwe (Triticum turgidum), die voor pasta en couscous wordt gebruikt, ontbreekt hij volledig. Een heel urgent probleem is dat nog niet, omdat 90 tot 95 procent van de tarwe die wereldwijd wordt geteeld uit broodtarwe bestaat.

Het belang van het onderzoek dat Rana Munns en collega’s deze week publiceerden in Nature Biotechnology schuilt dus vooral in de gehanteerde methoden en analyses. Ze ontdekten dat het niet eenvoudig zou zijn om de zouttolerantie van de broodtarwe in te kruisen in de macaronitarwe. De beide tarwesoorten verschillen genetisch meer dan op het eerste gezicht aannemelijk lijkt, vooral omdat in de loop van de millennia bastaardiseringen en chromosoomverdubbelingen hebben plaatsgevonden. Het gen voor de zouttolerantie van broodtarwe zit op een chromosoomtype dat de macaronitarwe helemaal niet heeft. Maar het chromosoom waarop het ‘primitieve’ einkorn het gen voor zijn zouttolerantie heeft zitten, bezit hij wél. De zouttolerantie kon dus met klassieke kruisings- en selectieproeven worden overgedragen. Dat betekent dat het nieuwe macaroniras geen ‘GM-gewas’ is, het kan overal zonder veel vertraging in productie worden genomen.

Het voornaamste deel van het Australische werk bestaat uit een elegant onderzoek naar de vraag uit welk mechanisme de verworven zouttolerantie van de macaronitarwe (en dus ook die van einkorn) bestaat. Het blijkt verwant aan dat van zandraket en rijst. Het natriumtransport door de celmembraan in cellen die de houtvaten in de wortel omringen, wordt geblokkeerd. Hoe effectief het werkt, viel eenvoudig af te leiden uit het lage natriumgehalte van de bovenste bladeren van de jonge tarweplantjes. Het eiwit dat de natriumopname beheerst blijkt overigens onder alle omstandigheden te worden aangemaakt, ook als er geen hoog aanbod is van zout in het bodemvocht.

Uit veldexperimenten die al een jaar of vijf lopen, is gebleken dat de opbrengst aan graan ook bij de nieuwe zouttolerante tarwe terugloopt naarmate het zoutgehalte van de bodem stijgt, maar veel minder dan bij de zoutgevoelige tarwe. Op flink verzilte grond kan het verschil wel 25 procent zijn. Belangrijk is dat de opbrengst van de zouttolerante tarwe op niet-verzilte grond even hoog is als die van de oude zoutgevoelige tarwe. Dat versnelt de acceptatie.

Einkorn als een van de stamouders van de moderne tarwe werd in de jaren zestig in het Midden-Oosten teruggevonden door de Israëlische onderzoeker Daniel Zohary.