Plantenveredeling en hybride groenterassen

Zaad is het product van geslachtelijke voortplanting

Planten produceren zaad door geslachtelijke voortplanting: het stuifmeel van de mannelijke plant bevrucht de eicel van de vrouwelijke plant, dat vervolgens uitgroeit tot een zaadje dat het embryo van een nieuwe plant bevat. Deze nieuwe plant heeft genetische eigenschappen van zowel de mannelijke als de vrouwelijke ouder.

In de natuur vindt de uitwisseling van stuifmeel tussen planten van dezelfde soort willekeurig plaats. Het stuifmeel wordt verspreid door de wind of door insecten. Deze ongereguleerde verspreiding van stuifmeel wordt 'vrije bestuiving' genoemd en leidt tot een willekeurige verspreiding van genetische eigenschappen. Tussen de individuele planten in de populatie kan een behoorlijke variatie bestaan qua kracht, sterkte, hoogte, vruchtbaarheid (vermogen om zaad te produceren), wortelontwikkeling, stresstolerantie, etc.

Plantveredeling begon al in de oudheid

De mens heeft geprofiteerd van deze variatie binnen wilde populaties plantensoorten om planten te selecteren die bijvoorbeeld meer voedsel, vezels of voedingsstoffen opleveren of die gemakkelijker te bewaren zijn. Door de zaden te bewaren van planten die meer zaden produceren, meer smaak hebben en beter presteren, hebben mensen gedurende duizenden jaren productievere rassen ontwikkeld.

Het kost inderdaad veel tijd om rassen te verbeteren, vooral wanneer je planten en gewassen wilt creëren die verschillende nuttige eigenschappen hebben. Vanwege de willekeurige verspreiding van genetische eigenschappen is het niet eenvoudig om afzonderlijke planten te vinden die beschikken over de ideale combinatie van eigenschappen, zoals grote zaden EN resistentie tegen ziekten EN een goede bewaarbaarheid EN een goede smaak. Je moet veel geluk hebben en met een groot aantal planten werken om dat ene exemplaar te vinden dat (bijna) alles heeft.

Een hybride ras maken

Plantenveredelaars hebben veel geleerd sinds Gregor Mendel de basisprincipes van genetica uitvogelde toen hij aan de slag ging met erwten uit zijn kloostertuin. Met de techniek die bekend staat onder de naam hybridisatie, kunnen gewenste eigenschappen in één enkel exemplaar worden samengebracht. Dat werkt als volgt:

Stel dat je een populatie wortelen hebt waarin vrije bestuiving plaatsvindt. Bepaalde exemplaren in de populatie zijn echt mooie wortelen, maar ze zijn nog steeds vatbaar voor bladziekten. Dat betekent dat deze planten het in natte seizoenen niet zo goed doen. In dezelfde populatie komen ook exemplaren voor die beter bestand lijken te zijn tegen bladziekten, maar de wortels daarvan zijn maar middelmatig. En hoe we ook zoeken, we vinden geen planten die en mooie wortels EN een goede bestendigheid tegen bladziekten hebben.

Nu selecteren we de planten met een goed wortelgestel en houden ze apart van de rest van de wortelen. We maken inteelt populaties van deze planten, en gedurende een aantal jaren selecteren we steeds de planten met de beste wortels en gooien de rest weg. Uiteindelijk hebben we dan een populatie waarvan de meeste planten goede wortels hebben.

Hetzelfde kunnen we doen met planten die goed bestand lijken tegen bladziekte. Door steeds de gezondste planten te selecteren hebben we uiteindelijk een groep planten met sterk en gezond blad, zelfs onder natte omstandigheden.

De plantenpopulatie met een goed wortelgestel noemen we een veredelingslijn en de populatie met gezond blad is een andere veredelingslijn. Nu laten we deze twee lijnen in hetzelfde veld tot bloei komen en we laten ze stuifmeel uitwisselen en zaad maken. Deze zaden groeien uit tot hybride exemplaren die een goed wortelgestel EN gezond blad hebben. Bij hybridisatie worden de eigenschappen van de ouderpopulaties, of veredelingslijnen, gecombineerd in een nieuwe hybride populatie, oftewel een hybride ras. (In het Latijn wordt dit hybride ras, dat de eerste generatie nakomelingen is van de twee veredelingslijnen, Filial 1 genoemd. Daar komt de afkorting F1 vandaan).

Voordelen van hybride rassen

De sterke selectie en inteelt van de ouderlijnen maakt deze ouderlijnen uniformer. Door twee zeer uniforme veredelingslijnen te combineren, creëren we hybriden die ook behoorlijk uniform zijn. Dat betekent dat het gewas gewoonlijk voorspelbaar groeit en gelijkmatig rijpt. Dit heeft voordelen voor de gewasbehandeling en bij de oogst.

De combinatie van de geselecteerde genetische eigenschappen in een hybride ras geeft het ras vaak meer kracht (het hybride ras heeft meer kracht dan de twee ouderlijnen samen). Dankzij deze hybride kracht groeien de planten beter en geven ze hogere opbrengst.

Hybride rassen behouden

Gregor Mendel toonde aan dat de combinatie van eigenschappen van hybride planten wordt verbroken wanneer deze hybride planten onderling worden gekruist. Dit proces noemen we uitsplitsing of segregatie. Dit is het resultaat van het willekeurig herschikken van genetisch materiaal door geslachtelijke voortplanting. Als we hetzelfde hybride ras willen blijven produceren, moeten we de twee ouderlijnen dus in stand houden. Telkens wanneer we de twee ouderlijnen kruisen, creëren we opnieuw het hybride ras dat de gewenste eigenschappen van beide ouders in zich heeft.

Hoe zit het met zaadteelt voor eigen gebruik?

Soms horen we kritiek op hybridisatie: telers kunnen niet hun eigen zaad bewaren, maar moeten elk jaar opnieuw zaad van het hybride ras kopen bij het groentezadenbedrijf. Dat is zeker waar. Maar hybridisatie is niet exclusief voorbehouden aan commerciële zaadbedrijven. Hobbyisten, tuiniers en commerciële telers kunnen dezelfde principes toepassen en hun eigen hybride rassen ontwikkelen. Het is wel veel werk, het kost veel tijd en het vereist een goed georganiseerd team om veredelingslijnen te onderhouden, hybride rassen te produceren en schoon en gezond zaad te produceren. Tuiniers en telers die vertrouwen op de voordelen van goede en productieve hybriden, zijn het erover eens dat deze jaarlijkse aankoop het geld zeker waard is.

Hybriden zijn natuurlijk

Hybridisatie maakt gebruik van de genetische variatie die bestaat in natuurlijke populaties. Door middel van selectie kunnen we verschillende veredelingslijnen maken waarin de door ons gewenste eigenschappen zijn gecombineerd. Door verschillende veredelingslijnen met elkaar te mengen en op elkaar af te stemmen kunnen we deze eigenschappen in verschillende combinaties samenbrengen en een reeks nieuwe hybride rassen creëren.

Hybriden zijn niet genetisch gemodificeerd (ggo)

Er bestaan verschillende technieken die de ontwikkeling van inteelt-ouderlijnen en hybride rassen kunnen faciliteren, zoals handmatige bestuiving (in plaats van te vertrouwen op de wind of insecten) en natuurlijk voorkomende mechanismen zoals zelf-incompatibiliteit of mannelijke steriliteit. Hoe dan ook werkt hybridisatie met het genetisch materiaal van één soort, en behelst geen technieken waarbij het genoom van de soort wordt gewijzigd door de introductie van DNA van niet kruisbare soorten.

Hybriden zijn geen klonen. Een hybride populatie bestaat uit een groep afzonderlijke planten die bepaalde belangrijke kenmerken delen, maar waartussen ook nog steeds een aanzienlijke mate van genetische variatie bestaat. De ouderlijnen zijn immers niet volledig identiek, alleen sterk geselecteerd (typisch voor ongeveer 6 tot 7 generaties). Klonen zijn exemplaren die worden geproduceerd door ongeslachtelijke voortplanting (aardappelen, knoflook, fruitbomen, druiven, etc.), terwijl hybriden het product zijn van geslachtelijke voortplanting.

Plantenveredeling stopt nooit

Moderne plantveredeling wordt ondersteund door toenemende kennis over het plantengenoom. We beschikken nu over laboratoriumapparatuur waarmee we snel kunnen zien wat de genetische inhoud van een exemplaar is, zodat we in een vroeg stadium van de groei van de plant kunnen bepalen welke planten over de eigenschappen beschikken waarin we geïnteresseerd zijn. Dit is overigens dezelfde apparatuur die wordt gebruikt om virussen te bestuderen en vaccins te ontwikkelen.

De snelle uitbreiding van onze kennis van het plantengenoom en de beschikbaarheid van automatische analyseapparatuur zullen bijdragen tot de ontwikkeling van nieuwe rassen die kunnen floreren in stressvolle omgevingsomstandigheden, een grotere voedingswaarde en een betere smaak hebben, en met slechts een minimale inspanning goed produceren.

Van het doordachte en zorgvuldig toegepaste gebruik van deze technieken profiteren we allemaal.