[wcm_nonmember]
Voor het bekijken van deze content heeft u een lidmaatschap nodig, of log in als u al een lidmaatschap heeft.
[/wcm_nonmember]
[wcm_restrict]
Veel bloeiende planten groeien van nature lang en ijl uit. In de tuinbouw wil je echter juist compacte planten. Om dat te realiseren zetten teelt- en opkweekbedrijven veel remmiddelen in. Tegelijkertijd heerst het besef dat dit in de toekomst waarschijnlijk minder mogelijk zal zijn. Telers passen nu al tal van maatregelen toe om planten compact te houden zonder chemie: kiezen voor gedrongen rassen, droog telen, lage P-bemesting, hoge EC, hoog lichtniveau, planten bewegen of borstelen, toepassen van bepaalde temperatuurregimes.
Uit onderzoek blijkt dat specifieke temperatuurbehandelingen en spelen met lichtkleuren perspectief kunnen bieden. En wellicht is een combinatie daarvan nog effectiever. Om zulke maatregelen efficiënt in te kunnen zetten, is het van fundamenteel belang om te weten waarom ze werken. Je kunt namelijk niet bij een eindeloos aantal gewassen steeds blijven uitproberen hoe combinaties van temperatuur en licht uitpakken. Zeker omdat we tegenwoordig weten dat het uitmaakt op welk moment van de dag je iets doet.
Fundamentele kennis
De biologische klok van de plant stuurt wel een derde van de genen aan. Met teeltmaatregelen beïnvloed je de celdeling en -strekking, maar op een dieper niveau de aansturing daarvan via genen en regeleiwitten (te vergelijken met aan- en uitschakelaars, maar ook met een volumeknop). En dan moet je dus rekening houden met de biologische klok.
Een twintigtal bedrijven – plantenkwekers, veredelaars en een meststoffenbedrijf – heeft zijn nek uitgestoken om meer fundamentele kennis te genereren. Ze ondersteunen een serie projecten (onder de vlag van technologiestichting STW), die al sinds 2009 lopen, uitgevoerd door Wageningen University & Research, waarna de deelnemers allerlei vervolgprojecten in eigen huis hebben opgepakt. Eerdere inzichten uit deze onderzoeken zijn beschreven in Onder Glas, augustus 2015, pagina 23-25.
Ingewikkeld proces
De afgelopen tijd hebben de onderzoekers bekeken waarom behandelingen als -DIF en de inzet van rood en blauw licht het beste werken. -DIF (uitgesproken als ‘min dif’) betekent dat de nachttemperatuur hoger ligt dan de dagtemperatuur. Voor het gewas is dit een heel onnatuurlijke situatie: normaal is het ’s nachts namelijk kouder dan overdag. Bij -DIF krijgt het gewas overdag via het licht het signaal dat het dag is, maar via de temperatuur dat het nacht is. ’s Nachts is dat precies andersom. Die tegengestelde signalen ontregelen de biologische klok van de plant. Daardoor worden interne processen in de cel minder goed op elkaar afgestemd en dat leidt tot minder lengtegroei, dus compactheid.
De biologische klok is niet één ding ergens in de plant of de cel, maar een samenspel van genen, die elkaar versterken of juist afremmen. Ze zorgen voor de aanmaak van eiwitten, die op hun beurt weer de activiteit van de genen kunnen sturen. Een bijzonder ingewikkeld proces dus. Het resulteert erin dat sommige stoffen, zoals regeleiwitten, op bepaalde momenten van de dag in hoge concentraties aanwezig zijn. Dan sturen ze bijvoorbeeld groei, bloei en strekking aan. Op andere momenten is hun concentratie zo laag, dat er weinig gebeurt.
Rantsoen voor de nacht
Waarom kan -DIF nu remmend werken op de uitgroei? Dat heeft zowel te maken met de suikers in de plant als met de concentraties van twee regeleiwitten over de dag heen.
Een plant slaat gedurende de dag een voorraadje suikers op als rantsoen voor de nacht. Hij ademt immers ’s nachts door, terwijl hij dan niet assimileert. Die onderhoudsademhaling moet uit de voorraad worden bekostigd. Met de biologische klok meet hij hoe lang de dag is; zodoende weet hij hoeveel uren de nacht gaat tellen. Hij slaat dan precies genoeg suikers op om de nachtelijke uren door te komen. Dit gaat mis als de nacht plotseling langer is. Dan is de suikervoorraad aan het eind op en raakt hij in een hongertoestand. Die toestand leidt tot een geremde groei.
Gen uit vuurvliegjes
Het blijkt dat -DIF tot zo’n hongertoestand leidt, ook als je niets doet aan de daglengte. Overdag worden minder voorraden voor de nacht opgebouwd, ’s nachts worden ze door de hogere temperatuur sneller afgebroken.
In het onderzoek is een truc toegepast om de activiteit van betrokken genen te kunnen achterhalen. De onderzoeksplant Arabidopsis is uitgerust met een extra gen uit vuurvliegjes (die licht geven in het donker), waaraan een plantengen is gekoppeld. Dat zorgt ervoor dat er een ‘lampje’ aangaat zodra een gekoppeld gen actief wordt. Er bestaan specifieke ‘honger-genen’, die actief worden in de hongertoestand. Die lichten dan op, dat doen ze ook onder de -DIF behandeling.Verder is met de lampjes aangetoond dat -DIF de activiteit van klokgenen verschuift; ze worden bijvoorbeeld later of vroeger op de dag actief. Dat frustreert hun onderlinge coördinatie.
Meer compactheid
Een tweede interessant inzicht ligt op het gebied van de regeleiwitten. Zoals gezegd zijn dit eiwitten die de activiteit van bepaalde genen aansturen. In dit verband zijn er twee relevant: PIF4 en HY5 (‘high five’). PIF4 schakelt veel genen aan die bij strekking relevant zijn. Voor compactere planten moet dus de activiteit van dit regeleiwit omlaag. HY5 doet juist het tegenovergestelde. Beide eiwitten worden sterk door de biologische klok gestuurd. De concentratie PIF4 is midden op de dag het hoogst, die van HY5 in de ochtend.
Om meer compactheid te bereiken moet de activiteit van HY5 omhoog en die van PIF4 omlaag. En omdat ze niet op hetzelfde moment van de dag volop aanwezig zijn, moeten ze op verschillende momenten worden gestuurd.
PIF4 wordt afgebroken als het lichtgevoelige pigment fytochroom actief is. De activiteit van fytochroom is op te plussen met rood licht. Dus: rood licht in de late middag zorgt voor minder PIF4 (via fytochroom). De expressie van HY5 wordt juist door blauw licht gestimuleerd. En omdat de concentratie HY5 in de ochtend het hoogst is, is dat het moment om blauw licht te geven.
Zeer perspectiefvol
Deze bevindingen zijn een flinke stap voorwaarts ten opzichte van oudere inzichten in lichtkleuren. Nu is de conclusie dus: een uurtje rood aan het eind van de dag en een uurtje blauw aan het begin zijn voldoende voor het maximale effect. Een hele dag het gekleurde licht aan is niet nodig. Dat geeft een groot praktisch voordeel. Midden op de dag is het namelijk lastig het kleurenspectrum voldoende te verschuiven, omdat er dan heel veel zonlicht is. Aan het begin of eind van de dag is er veel minder natuurlijk licht en tikt bijbelichting met gekleurd kunstlicht dus harder door.
Het natuurlijke lichtverloop leidt tot minder HY5 en meer PIF4 en geeft dus strekking. In klimaatkamerproeven bleken -DIF en kleurbehandeling adequaat om de lengtegroei te remmen. De eerste heeft beduidend meer effect dan de tweede. Jammer genoeg is -DIF in de zomer in de kas lastig te realiseren. Maar de deelnemende bedrijven vinden de nieuwe inzichten zeer perspectiefvol om teeltmaatregelen te ontwikkelen.
Samenvatting
Langlopend onderzoek, gesteund door meer dan twintig tuinbouwbedrijven, geeft meer zicht op het compact houden van gewassen met temperatuur- en lichtbehandelingen. -DIF (’s nachts warmer dan overdag) verstoort de biologische klok en de suikerhuishouding en remt daardoor de lengtegroei. De regeleiwitten HY5 en PIF4 zijn erg belangrijk voor lengtegroei. Met wat extra blauw licht ’s morgens en rood licht ’s middags is hun concentratie te sturen en daarmee de compactheid.
Tekst: Mark van Hoogdalem, Wim van Ieperen,Ep Heuvelink (Wageningen University & Research) en Tijs Kierkels.
Beeld: WUR.
[/wcm_restrict]