Door drie specifieke mutaties te combineren kunnen onderzoekers tomatenplanten omvormen tot compacte struikjes met een 'boeketje' tomaten. Lippman lab/CSHL 2019

Een 'boeketje' tomaten, ideaal voor stadsboerderijen en zelfs voor de ruimte

Tomaten zijn met hun lange ranken niet altijd makkelijk te kweken, vooral niet in kleine ruimtes. Onderzoekers zijn er nu in geslaagd compacte tomatenstruikjes te kweken door drie mutaties aan te brengen in het genoom van de plant. De kerstomaatjes aan de plant groeien ook dicht op elkaar, als een tros druiven of een boeketje. De planten zouden geschikt moeten zijn voor stadslandbouw of zelfs om in de ruimte, in ruimteschepen of een ruimtestation, tomaten te kweken.

Mogelijk kweken boeren binnenkort tomatenplanten met een dichte tros tomaten in een opslagruimte, op het dak van een flatgebouw of zelfs in de ruimte.  Dat zal ervan afhangen of de volgende zaaisels van een genetisch gemanipuleerde tomatensoort even succesvol zijn als de eerste partij. 

De voornaamste bedoeling van het onderzoek is een brede waaier van gewassen te creëren die gekweekt kunnen worden in een stedelijke omgeving of op andere plaatsen die van nature niet geschikt zijn voor het telen van planten, zo zei professor Zach Lippman. Lipmann is een onderzoeker aan het Cold Spring Harbor Laboratory in de staat New York en het hoofd van het lab waar de 'tomaten voor stadslandbouw' ontworpen zijn. 

De nieuwe tomatensoort lijkt helemaal niet op de klassieke tomatenplanten met hun lange ranken die je kan vinden in een serre of op een akker. Hun meest opvallende kenmerk is het compacte fruit dat in een tros groeit, zoals druiven. Het lijkt op een boeket bloemen waarbij de rozen vervangen zijn door rijpe kerstomaten. 

De nieuwe, gemanipuleerde tomaten zijn ook snel volgroeid en ze produceren in minder dan 40 dagen vruchten die rijp zijn om geoogst te worden. En die je kan eten. 

"Ze hebben een prachtige vorm, een kleine omvang en ze smaken goed, maar dat hangt uiteraard af van persoonlijke voorkeur", zei Lippman. 

Watercultuur in verdiepingen in Japan. Satoshi KINOKUNI/Wikimedia Commons/CC BY-SA 2.0

Milieuvriendelijk

Wat ook belangrijk is, is dat de nieuwe variëteit milieuvriendelijk is. 

"Dit toont aan dat we op nieuwe manieren oogsten kunnen voortbrengen, zonder dat we het land zo veel moeten verscheuren en zonder dat we overdadige meststof moeten toevoegen die in de rivieren en stromen loopt", zei Lippman. "Dit is een complementaire benadering om mensen te helpen voeden, lokaal en met een kleinere koolstofvoetafdruk."

Dat is goed nieuws voor iedereen die bekommerd is over de opwarming van de aarde. Verleden jaar waarschuwde het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) er nog voor dat meer dan een half miljard mensen op grond leven die al gedegeneerd is door ontbossing, veranderende weerpatronen en overmatig gebruik voor landbouw. Door een deel van druk van het kweken van gewassen wereldwijd over te brengen naar stedelijke en andere gebieden, hoopt men het wanbeheer van landbouwgronden af te remmen. 

Stedelijke landbouwsystemen vragen vaak om compacte planten die ingepast of opgestapeld kunnen worden in kleine ruimtes, zoals bij de landbouw in verdiepingen in magazijnen of in omgebouwde opslagcontainers. 

Als compensatie voor de kleinere oogsten door de beperkte ruimte, kunnen stadsboerderijen het hele jaar door werken in een gecontroleerd klimaat. Daarom is het voordelig om planten te gebruiken die snel gekweekt en geoogst kunnen worden. Meer oogsten per jaar betekent meer voedsel, ook als de gebruikte ruimte erg klein is.

Als drie specifieke genetische mutaties gecombineerd en juist afgesteld worden, kunnen wetenschappers tomatenplanten in erg compacte struikjes omvormen. Als slechts twee van de mutaties  worden toegepast, worden de ranken die normaal lang zijn, ingekort (inlas, links), als de drie mutaties worden toegepast vormt het fruit een tros zoals bij druiven (inlas rechts en grote foto). De onderzoekers hebben bladeren weggeknipt om de tomaten beter zichtbaar te maken.  Lippman lab/CSHL 2019

Twee zustergenen en een pas ontdekt gen

Lippman en zijn collega's creëerden de nieuwe tomatenplanten door twee genen fijn af te stellen die de overgang naar reproductieve groei en de grootte van de plant controleren, de SELF PRUNING (SP) en SP5G genen. Door die genen te tweaken, stopten de planten vroeger met groeien, bloeiden ze vroeger en droegen ze vroeger vruchten. 

Maar het team wist dat ze de SP zustergenen slechts tot een bepaalde hoogte konden aanpassen. Op die manier nog kleinere planten proberen te krijgen, zou ten koste gaan van smaak of opbrengst. 

"Als je speelt met het tot volledige ontwikkeling komen van de plant, ben je met het hele systeem aan het spelen, en dat systeem omvat ook de suikers - waar ze gemaakt worden, wat in de bladeren is, en hoe ze verdeeld worden, wat naar de vruchten toe is", zei Lippman. 

Het team van Lippman ging op zoek naar een derde speler, en ontdekte onlangs het SIER-gen, dat de lengte van de stengels controleert. Door SIER te muteren met de techniek voor genetische manipulatie CRISPR en het te combineren met de mutaties in de andere genen, de 'bloeigenen', kregen de onderzoekers kortere stengels en extreem compacte planten. 

Lippman is momenteel de techniek nog aan het verfijnen en hij hoopt dat anderen geïnspireerd zullen worden om ze uit te proberen op andere gewassen zoals kiwi's. Hij is ervan overtuigd dat door de planten kleiner te maken en de oogsttijden korter, de landbouw nieuwe hoogten kan bereiken. 

"Ik kan wel zeggen dat onderzoekers van de NASA al belangstelling hebben getoond voor onze nieuwe tomaten", zei Lippman. Hoewel het eerste schip naar Mars waarschijnlijk geen eigen boerderij zal hebben, is het niet uitgesloten dat de astronauten de tomaten voor stadslandbouw ook in de ruimte zullen uittesten. 

De studie van het team met onderzoekers van het Cold Spring Harbor Laboratory, de University of Florida, de Cornell University, Ithaca, de Wonkwang Universiteit in Zuid-Korea en het Weizmann Institute of Science in Israël is gepubliceerd in Nature Biotechnology. Dit artikel is gebaseerd op een persbericht van het Cold Spring Harbor Laboratory.