Samen met een goede fotosynthese staat voldoende vruchtzetting op de gedeelde eerste plaats bij het welslagen van de teelt van vruchtgroenten. Het zou echter veel gemakkelijker zijn als die bevruchting helemaal niet nodig was. Bij verscheidene gewassen is parthenocarpie inmiddels gewoon, maar bij een belangrijk deel blijft het zaak de juiste omstandigheden voor vruchtzetting te creëren.
[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]
Al meer dan 25 jaar is bekend welke genen ervoor kunnen zorgen dat je tomaten krijgt zonder bestuiving en bevruchting. Samen met paprika is tomaat het meest onderzochte glastuinbouwgewas op dit terrein, dat parthenocarpie wordt genoemd, letterlijk ‘maagdelijke’ uitgroei. Toch bestaan er nog steeds geen commercieel gangbare parthenocarpe tomaten. De redenen zijn zowel genetisch als commercieel (zie verderop dit artikel). Daarom blijven bestuiving en bevruchting essentieel. Dat geldt voor alle kasvruchtgroenten, met uitzondering van komkommer, waarbij alle moderne rassen parthenocarpe vruchten produceren, en sommige parthenocarpe auberginerassen.
Juiste balans
De normale gang van zaken in de natuur is de volgende: de mannelijke delen van de bloem maken stuifmeel (pollenkorrels) aan, waarin zich zaadcellen ontwikkelen. De vrouwelijke delen produceren eicellen, die zich in een vruchtbeginsel bevinden. Via wind of insecten komt het stuifmeel op de stamper terecht, waarna bevruchting plaats kan vinden, dat wil zeggen samensmelting van zaad- en eicellen.
Dit is een proces met vele zwakke schakels. Met name de processen aan de mannelijke kant zijn kwetsbaar. Bij de vorming en rijping van het stuifmeel spelen cytokininen en gibberellinen een rol. Voor het goed vrijkomen van het stuifmeel is tevens een voldoende gehalte aan jasmonzuur nodig, plus een zeker gehalte aan ethyleen.
Hormonaal gezien is het dus een ingewikkelde zaak. Vaak is het een kwestie van de juiste balans tussen de verschillende hormonen en die kan door klimaatomstandigheden worden bevorderd of verstoord. Zo is bekend dat zowel hoge als lage temperaturen de goede vorming en het vrijkomen van het stuifmeel kunnen belemmeren. Daarentegen is de vorming van de eicel veel minder temperatuurgevoelig. Ook de luchtvochtigheid is van belang: zowel te droge als te vochtige lucht werkt belemmerend.
Embryo en reservevoedsel
Als het stuifmeel de stamper van de bloem weet te bereiken, kiemt het en ontstaat er een pollenbuis. Die groeit door het stijlkanaal heen en brengt twee zaadcellen naar de eicel. De ene versmelt met de eicel en vormt het embryo in het zaad. De andere versmelt met de embryozak en groeit uit tot het reservevoedsel (zie figuur 1). De groeiende pollenbuis produceert zelf hormonen, zoals auxine en gibberellinen, waarvan de functie nog niet helemaal is opgehelderd.
Na de bevruchting komt het deel dat voor de teler cruciaal is: de uitgroei van de vrucht tot een grootte en vorm die bij de consument in de smaak valt.
Hormoonbespuiting
De drijvende kracht daarachter zijn de zich ontwikkelende zaden. Die produceren hoge gehaltes aan groeihormonen, met name auxine en gibberellinen. Meer zaden betekent in het algemeen een betere uitgroei van de vrucht. Hoewel de gibberellinen een cruciale rol spelen, blijkt uit onderzoek met verschillende gewassen dat niet één type hormoon verantwoordelijk is voor de uitgroei. Wanneer de bevruchting is mislukt, kan dat soms worden opgelost door bespuiting met een hormoon, maar het is moeilijk om daarmee de gewenste vruchtvorm en -grootte te bereiken. Bij peer, waar dit niet ongebruikelijk is, zijn vruchten die zijn uitgegroeid na een bespuiting met gibberellinen te herkennen aan hun afwijkende vorm. Bij het ras Conference zijn ze dan opvallend langwerpig. Bij kers (hormoonbespuitingen zijn bij dit gewas in Nederland niet toegestaan) worden de vruchten grover.
De bevruchting en uitgroei drijven dus op een samenspel van plantenhormonen, maar de eerste voorwaarde is dat er voldoende assimilaten voorhanden zijn. Een hogere source/sink verhouding betekent meer zetting (zie figuur 2). Dat betekent dat meer licht en voldoende CO2-dosering de instrumenten zijn die de teler kan inzetten om de zetting te bevorderen.
Maagdelijke vruchten
De productie zou veel minder kwetsbaar zijn als het hele proces van bevruchting niet nodig was. Dat laatste is essentieel voor de zaadvorming, maar niet per se voor de uitgroei van de vrucht. Daarom is er inmiddels een hele range aan vruchten die parthenocarp zijn uitgegroeid, zoals banaan, komkommer, ananas, druif, verschillende citrusvruchten en watermeloen. De maagdelijk uitgegroeide vruchten zijn gemakkelijk te herkennen omdat ze geen zaden bevatten, wat – bijvoorbeeld bij druif – als verkoopargument kan worden ingezet. Vaak zijn ze tevens langer bewaarbaar, omdat zaden hormonen produceren die de veroudering bevorderen. Ook is de afwezigheid van zaden bij bewerking, zoals snijden, een groot voordeel: de zaden hoeven niet uit het gesneden product te worden gehaald en de snijmessen worden minder snel bot.
Bij paprika zou parthenocarpie tevens een belangrijk probleem oplossen. Zich ontwikkelende vruchten beconcurreren immers in sterke mate bloemen en net gezette vruchten in de strijd om de beschikbare assimilaten. Dat veroorzaakt fluctuaties in de zetting.
Genetisch niveau
Ontwikkelende zaden produceren hoge gehaltes aan planthormonen als auxine en gibberellinen, die normaal de trigger zijn voor de uitgroei van de vrucht. Wanneer er geen zaden zijn, moet de trigger ergens anders vandaan komen. Bij paprika is in proeven gebleken dat extern toegediende auxine en gibberellinen bij afwezigheid van bestuiving voor zetting en uitgroei van vruchten kunnen zorgen, maar dit is eigenlijk niet de weg die je wilt bewandelen.
En dus is het zaak om vorderingen op genetisch niveau te realiseren. Dat wil zeggen rassen ontwikkelen waarbij genen die voor parthenocarpie zorgen actief zijn.
Perspectieven
Bij paprika blijkt natuurlijke parthenocarpie op één recessief gen te berusten. Het kan aansturen dat de vruchten uitgroeien, waarbij een opvallend kenmerk de zogenaamde carpenoïden zijn. Dat zijn niet goed gevormde eicellen, die de rol van de zaden overnemen en hormonen produceren. In parthenocarpe tomaten (dus zonder zaden) zijn soortgelijke structuren (pseudo-embryo’s) te zien.
Het feit dat er al zoveel parthenocarpe vruchten bestaan, geeft perspectieven. Bij tomaat zijn er echter nog veel hobbels te nemen. Het gaat waarschijnlijk om meerdere genen (en is dus ingewikkelder). Bovendien hebben parthenocarpe tomaten vaak niet de ideale vorm. Daarnaast speelt de marktvraag een rol: de consument heeft wellicht niet zoveel interesse in tomaten zonder zaadjes.
Voor telers ligt het verschillend: in kassen en regio’s waar de temperatuur goed in de hand te houden is, zal er weinig behoefte zijn aan parthenocarpie. Dat ligt anders in regio’s waar zowel te hoge als te lage temperaturen voor zettingsproblemen zorgen.
Bij parthenocarpe paprika zou het telersvoordeel over de hele linie groter zijn (zoals hierboven aangegeven) en zal het gemak voor de consument (geen lastige zaadjes meer) ook een stimulans voor introductie kunnen zijn.
Samenvatting
Bestuiving en bevruchting zijn ingewikkelde processen, aangedreven door een samenspel van plantenhormonen. Op veel momenten kan het mis gaan. Met parthenocarpie (uitgroei van de vrucht zonder bestuiving) omzeil je de problemen. Bij veel vruchten is dit al gemeengoed. Bij belangrijke gewassen als tomaat en paprika zijn nog veel hobbels te nemen.
Tekst: Ep Heuvelink (Wageningen Universiteit) en Tijs Kierkels. Foto’s: Wilma Slegers. Illustraties: Wageningen UR en CSIC.
[/wcm_restrict]