De genboom staat er al

Suiker hoeft niet uit suikerbiet of suikerriet te komen. In Zwijnaarde, een dorp bij Gent, groeien al bijna vier jaar 240 genetisch veranderde populierenstruikjes die ook suiker leveren. Alleen niet bedoeld om er koffie of yoghurt mee te zoeten. Gisten maken er ethanol van. Daar kun je dan weer auto’s op laten rijden of bioplastic colaflesjes van maken.

Suiker voor bio-energie of bioplastic komt nu nog vooral uit tarwekorrels of maiskorrels. Maar mais en tarwekorrels zijn eigenlijk nodig voor de voedselvoorziening. Vandaar dat de biotechnologen van het Vlaams Instituut voor Biotechnologie (VIB) in 2009 een veldproef begonnen met populieren. Populieren groeien ook op onvruchtbare bodems. En uit de geknotte takken kunnen eigenaren elk jaar opnieuw suiker halen, zonder dat ze steeds opnieuw hoeven te zaaien.

Een proeffabriek nabij Gent haalde suiker uit de takken door ze eerst te versnipperen, ze te verwarmen en ze bloot te stellen aan chemicaliën en enzymen. Die breken de vezels dan verder af. Na zuivering zetten gisten de verkregen suiker om in ethanol. Van die ethanol is ook al een heel klein beetje bioplastic gemaakt. De proef is succesvol: komend voorjaar komen er in Wetteren (ook vlakbij Gent) nog eens 720 genpopulieren bij.

Uit een eerste publicatie over deze en soortelijke proeven van het Franse instituut INRA in Orléans (PNAS, 30 december), blijken de veranderde populieren per kilo hout gemiddeld 20 procent meer suiker en dus 20 procent meer ethanol te geven dan gewone populieren. De meest geslaagde populieren (op de foto de meest rood gekleurde stammen) geven zelfs 160 procent meer suiker. Wel groeien deze genpopulieren gemiddeld twintig procent minder hard, wat bij sommige bomen de extra suikerproductie weer te niet doet. „Maar dat probleem is met gerichtere genetische ingrepen op te lossen”, zegt onderzoeksleider Wout Boerjan desgevraagd.

De crux van de genetische ingrepen – nu en in vervolgexperimenten – is wijziging van de houtstof lignine. In alle planten zorgt lignine voor de stevigheid. Als een kleverige sliert cement vult het de gaten tussen de zachtere, suikerhoudende bestanddelen cellulose en hemicellulose. Maar daardoor kunnen in de fabriek de enzymen die deze tot suiker afbreken er niet goed bij. De populieren in deze eerste veldproef in Zwijnaarde bevatten gemiddeld 16 procent minder lignine, dankzij de uitschakeling van een gen dat codeert voor een enzym met de naam CCR. Zonder dit enzym, worden in de celwanden de lignine-slierten slechter aan elkaar geregen.

Bij volgende veldproeven zullen de populieren meer suiker geven, verwachten de Vlamingen. De populieren in Zwijnaarde zijn al in de jaren negentig genetisch gemanipuleerd, en intussen is veel meer bekend van de lignine-productie. In september haalden de houtonderzoekers de cover van Science met een het modelplantje Arabidopsis (zandraket) waaruit per gram stengel zelfs 2,5 keer meer suiker was uit te halen dan uit gewone zandraket. Dankzij de onderdrukking van een nog weer belangrijker enzym voor de lignine-productie, CSE genaamd. „Tien jaar dachten we alle belangrijke genen te hebben gevonden”, zegt Wout Boerjan. „Maar toen bleek dat we dit enzym over het hoofd hadden gezien.” Inmiddels zijn er zo’n tien enzymen voor lignine-productie bekend.

Hoe ze verminderde groei willen voorkomen, weten de houtonderzoekers intussen ook. De zandraket die 2,5 keer meer suiker geeft, is 30 procent kleiner dan gewone zandraket. Maar in nieuwe laboratorium- en veldproeven wordt de lignine-productie niet meer onderdrukt, maar worden de bouwstenen gewijzigd. De lignine-slierten geven dan wel stevigheid, maar zijn toch gemakkelijk afbreekbaar in de fabriek. Bij de populieren die deze lente worden geplant zorgt de uitschakeling van een derde enzym, CAD geheten, voor zo’n makkelijker af te breken lignine-keten.

Verder staan er ook populieren op de rol waarbij de lignine-aanmaak wel wordt verminderd in de vezels, maar niet in de houtvaten. Als die stevig blijven, blijft het water er goed doorheen stromen. Daarnaast onderzoeken de Vlamingen of ze de vezelsamenstelling van gewoon gras kunnen wijzigen – zodat ook daar gemakkelijker suiker uit te winnen is.

Genpopulieren worden inmiddels al op grote schaal geplant, buiten Europa. In China hebben overheidsinstanties via het programma Grote Groene Muur ongeveer een miljoen genpopulieren aangeplant nabij Beijing om stofwolken tegen te houden. Omdat monoculturen veel lijden onder insecten, en omdat een bepaalde genetische ingreep (inbrengen van een zogenoemde Bt-gen) daartegen helpt, koos de overheid rond 2002 voor genbomen.

Zelfs lopen er experimenten om populieren zo te veranderen dat ze gifstoffen uit vervuilde bodems halen (door ze een ‘gifafbrekend’ gen uit ratten te geven).

Populieren worden echter vooral aangeplant voor papier- of houtproductie. Onderzoeksinstituten en bedrijven als ArborGen maken die bomen weerbaar tegen insecten, zout of kou. En ook zij ontwikkelen bomen met minder lignine, want bij de papierproductie wordt lignine nu nog chemisch afgebroken. Die gentechnologie wordt niet alleen toegepast bij populieren, maar ook bij eucalyptus. De eerste commerciële toepassing is inmiddels een feit. Sinds oktober leveren ArborGen en International Paper genetisch veranderde eucalyptusboompjes, om te planten op de groeiende Braziliaanse papierplantages.