Jonge tomaten- en paprikaplanten, maar ook een aantal andere gewassen, houden soms opeens op met groeien. Koploosheid was lange tijd een lastig maar zeer slecht begrepen fenomeen. De laatste jaren is het inzicht in een stroomversnelling gekomen. In ieder geval is het aantal mogelijke oorzaken drastisch ingeperkt.
[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]
Het bovenste topje van een scheut – het meristeem – bestaat uit stamcellen die steeds blijven delen. Verderop differentiëren de cellen zich tot weefselcellen, bijvoorbeeld blad-, vaat- of bloemcel. Voor de plant is het van het grootste belang dat het vermogen om steeds nieuwe ongedifferentieerde cellen bij te kunnen maken, intact blijft. Het meristeem wordt daarom steeds goed onderhouden in een samenspel tussen hormonen, regeleiwitten en expressie van genen.
Hormonen zorgen er echter ook voor dat de afgesplitste cellen van het meristeem zich uiteindelijk ontwikkelen tot weefselcellen. Er moeten dus twee processen tegelijk plaatsvinden: instandhouding van de omnipotentie van de meristeemcellen en differentiatie van cellen verder weg van het meristeem. De balans daartussen kan zo verstoord raken dat de meristeemcellen gaan differentiëren. Ze verliezen het vermogen om steeds weer te blijven delen en worden bijvoorbeeld een bladcel. Het zichtbare effect daarvan is dat de groei ophoudt. Zo ontstaat koploosheid. Het fenomeen is bekend bij planten uit heel verschillende families. Tomaat, paprika, koolsoorten als bloemkool en broccoli maar ook bijvoorbeeld gipskruid (gypsophila).
Verschillen groeistagnatie
Opvallend is dat de groeistagnatie er heel verschillend uit kan zien. Tomaat bijvoorbeeld ontwikkelt meestal twee bladeren boven de kiemblaadjes voordat de groei stagneert, maar ook andere verschijningsvormen komen voor: één blad, drie bladeren, twee gefuseerde bladeren.
Veel van deze planten blijven permanent stil staan, andere zijn in staat een nieuwe scheut te ontwikkelen vanuit okselknoppen. Deze uitgegroeide dieven ontwikkelen zich dan tot normale scheuten met bloemen. Dit alles gebeurt bij heel jonge planten en vormt dus een probleem voor de plantenkweker. Bij gevoelige partijen kan wel eens 50-60% koploosheid voorkomen. Een grote strop dus.
Bij tomaat komt echter ook een andere vorm voor: late koploosheid. In dat geval raakt het groeipunt pas verstoord rond de eerste of tweede bloemtros. In dit geval zit de teler met de problemen. De groei kan dan wel worden overgenomen door dieven, maar dat geeft achterstand en ongelijkmatigheid in het gewas.
Stroomversnelling
Koploosheid is al tientallen jaren bekend – bij kool bijvoorbeeld is het al 50 jaar geleden beschreven – maar er heeft merkwaardig weinig onderzoek plaatsgevonden in de loop van de tijd. Wel leefden in de praktijk ideeën over de oorzaken, soms ingekleurd door de positie die men inneemt in de keten. Zaadbedrijven viel het bijvoorbeeld op dat bij de ene plantenkweker meer problemen voorkwamen dan bij de andere, terwijl het om dezelfde zaadpartij ging. Van de andere kant zagen plantenkwekers juist dat het ene ras veel meer koploosheid gaf dan het andere.
De laatste jaren zijn de inzichten in een stroomversnelling geraakt, mede doordat de partijen de handen ineengeslagen hebben. Van 2009 tot 2013 heeft Jennifer de Jonge promotieonderzoek uitgevoerd aan Wageningen Universiteit, gefinancierd door TTI Groene Genetica, Monsanto, Bejo, Rijk Zwaan, Enza, Nickerson Zwaan, Nunhems, Incotec en plantenkwekers verenigd in Plantum. Het onderzoek betrof kool- en tomatenplanten. Momenteel loopt er een vervolgonderzoek, waarover in dit stadium overigens nog weinig naar buiten kan worden gebracht.
Kiemtemperatuur
De Jonge heeft eerst belanghebbenden ondervraagd over mogelijke oorzaken. De lijst geeft een goed inzicht in de ideeën die in de praktijk leven: stress, hoge of juist lage lichtintensiteiten bij het kiemen of daarna, hoge of juist lage temperaturen, de priming-methode van het zaad, molybdeengebrek, beschadiging van de kiemblaadjes.
Door proeven met grote aantallen planten is de kennis belangrijk gegroeid en is molybdeengebrek afgevallen als mogelijke factor. Bij kool zijn de inzichten momenteel wat verder gevorderd dan bij tomaat. Er is een deel van het DNA aangewezen dat duidelijk verband houdt met het voorkomen van koploosheid (zo’n deel heet quantitative trait locus, QTL). Het gaat overigens nu nog om een gebied met wel 1.000 genen; in een nieuw project proberen de onderzoekers het gebied te verkleinen en zo betere uitspraken te kunnen doen over de genetische bijdrage.
Verder blijkt bij kool de kiemtemperatuur van belang. Wanneer het zaad de eerste drie dagen van de kieming (nog voordat de wortels uittreden) te veel kou krijgt, is de kans op koploosheid groot. Hoe lager de temperatuur en hoe langer de koudestress duurt, hoe meer koploosheid. Opvallend is dat de gevoeligheid van een partij zaad voor koploosheid ver daalde als de zaden twee uur vochtig werden gemaakt en vervolgens weer gedroogd.
Onderzoek oorzaken
Bij tomaat is er nog weinig zicht op genetische oorzaken. Een van de betrokken veredelaars bracht wel een zeer gevoelig ras in, wat doet vermoeden dat er op zijn minst een genetische invloed zal zijn. Dit ras gaf een zeer hoge frequentie koploosheid bij kiemtemperaturen boven de 30°C. De conclusie is dan ook dat de temperatuur een grote rol speelt. De observatie in de praktijk dat ook een hoog lichtniveau tot problemen kan leiden, is zeer waarschijnlijk terug te voeren op de warmte die de lampen produceren en niet op het lichtniveau zelf.
Verder kan de manier waarop veredelaars de zaden primen van invloed zijn; dit is lastig te onderzoeken omdat de recepten voor priming bedrijfsgeheim zijn. Omdat verschillende zaadpartijen van eenzelfde ras in gevoeligheid kunnen verschillen, speelt blijkbaar ook de manier waarop het zaad is geproduceerd een rol. Vervolgonderzoek is nodig om te achterhalen of verschillen worden beïnvloed door de zaadteelt, door de manier van oogsten of de naoogst-bewerkingen.
Stresstolerantie
De gevonden inzichten zouden erop kunnen duiden dat er een stressreactie in het spel is. Het is bekend dat als je tomatenzaad één nacht bij 100% luchtvochtigheid bewaart en vervolgens droogt (let wel: dit is iets anders dan priming), de stresstolerantie toeneemt. Overigens is het nat maken van zaad in dit project alleen onderzocht bij kool en niet bij tomaat.
Een verklaring voor de betere stresstolerantie zou kunnen zijn dat er meer vitamine E wordt gevormd. Dit is een antioxidant die vrije radicalen (die celonderdelen en DNA kunnen beschadigen) wegvangt. In dit proces verdwijnt de vitamine E. In een vochtig zaad daarentegen blijft het vitamine E-niveau op peil, waarschijnlijk omdat met behulp van vitamine C dan de vitamine E wordt geregenereerd, een proces waarbij water nodig is. Dit is overigens een hypothese en is niet in dit project onderzocht.
De inzichten zijn dus belangrijk gegroeid en zowel veredelaars als plantenkwekers kunnen hun werkwijze erop aanpassen. Op vragen over late koploosheid bij tomaat geeft het onderzoek echter geen antwoorden. Daar zal het geen zaadeffect meer zijn, maar wel kan stress een rol spelen.
Samenvatting
Koploosheid was lange tijd een mysterieus fenomeen bij tomaat, paprika, gipskruid en kool. Door de handen ineen te slaan krijgen Wageningen UR, veredelaars en plantenkwekers steeds meer zicht op de oorzaken. Er zijn genetische verschillen tussen de rassen en stress speelt een belangrijke rol. Met name de temperatuur tijdens kieming is cruciaal.
Tekst en foto’s: Steven Groot (Wageningen UR Bioscience), Tijs Kierkels en Ep Heuvelink (Wageningen Universiteit).
[/wcm_restrict]