Onderzoekers zijn erin geslaagd witloof en cichorei te creëren die nauwelijks nog bittere stoffen bevat. Dat deden ze door met de beroemde CRISPR/Cas9 technologie alleen dié genen uit te schakelen die de aanmaak van bitterstoffen in de planten aansturen. Dit biedt kansen voor de witloofteelt, want minder bitter witloof valt beter in de smaak bij (jongere) consumenten.
Ook voor de cichoreiteelt is het interessant, want minder bittere wortels zijn beter geschikt voor productie van gezonde, vezelrijke en glutenvrije melen voor de voedingsindustrie. Zelfs voor de veredeling van andere bekende bittere groenten zoals spruitjes en andijvie biedt dit onderzoek perspectief.
Cichorium planten in de proefserre van ILVO. Uit de wortels van deze planten forceren witlooftelers de bekende witte -en normaal bittere- witloofkropjes.
'Kroonjuweel' witloof zakt in populariteit bij jongeren
Er wordt in België steeds minder witloof en cichorei geteeld. Toch zit er nog potentieel in deze gewassen, zeker als ze minder bitter kunnen worden gemaakt. Vers witloof, toch één van België ’s 'kroonjuwelen', staat nog steeds in onze top 10 van meest gegeten groenten. Maar een gevarieerder aanbod, in gradaties van bitterheid, zou beter aan de veranderende vraag tegemoetkomen. Vooral de jonge consument wil een groente die net iets minder bitter smaakt.
Vraag naar voedingsvezels voor gezondere voedingsproducten
Cichorei is bij de consument minder goed gekend maar wordt verwerkt tot inuline, een gezonde oplosbare prebiotische voedingsvezel, voor onze voedingsindustrie. Ook die industrie is geïnteresseerd in minder bittere grondstoffen. Bitterstofvrije cichoreiwortels zouden direct na drogen en malen kunnen verwerkt worden tot een vezelrijke bloem, zonder eerst de inuline te moeten extraheren en op te zuiveren.
'Bittergenen' gevonden én uitgeschakeld met CRISPR/Cas9
Voor de witloof en cichorei producenten in België is het dus belangrijk dat veredelaars inzetten op minder bittere rassen. Charlotte De Bruyn, onderzoekster aan UGent/VIB en ILVO, heeft in haar doctoraatsonderzoek eerst de genen gezocht die verantwoordelijk zijn voor de bittere smaak. Ze werd daarin bijgestaan door VIB-onderzoeker Alain Goossens, expert op vlak van stoffen die smaak beïnvloeden, en ILVO onderzoekster Katrijn Van Laere, expert in klassieke en geavanceerde veredelingstechnieken.
De genen die bitterheid beïnvloeden zijn technisch gezien diegene die betrokken zijn bij de biosynthese van guaianolide sesquiterpeenlactonen. Charlotte De Bruyn slaagde erin om die genen heel gericht met CRISPR/Cas9 in de gewassen 'uit te schakelen'. Dat wil zeggen: de genen zijn nog steeds aanwezig in de planten maar komen niet meer tot uiting. Als resultaat maakten de genbewerkte Cichorium planten nauwelijks nog bitterstoffen aan.
Techniek is opvallend snel én trefzeker
Katrijn Van Laere, promotor van het onderzoek, wijst op het grote potentieel van deze techniek: "CRISPR/Cas9 is een 'nieuwe' techniek die gebruikt kan worden in de veredeling en heel succesvol blijkt in het aanbrengen van alleen gewenste aanpassingen in het DNA van planten. Je kan hierdoor heel gericht en doortastend veredelen. Op amper 1 jaar tijd konden wij de aanmaak van bitterstofgenen uitschakelen en planten creëren die nu verder kunnen geëvalueerd worden op andere landbouwkundige aspecten. Wat via klassieke veredeling mogelijk is, is onduidelijk, maar sowieso zit je snel aan een aantal cycli van kruisings- en selectiewerk om te eindigen met planten waarbij de bitterstofaanmaak waarschijnlijk wel verminderd is, maar nooit volledig geëlimineerd."
Succesvol biotechnologisch onderzoek
Met dit onderzoek zet Charlotte De Bruyn een belangrijke stap. "Er werden een aantal specifieke genen gevonden die bij uitschakeling in cichorei nog nauwelijks bitterstoffen aanmaken. Verder werd een CRISPR/Cas9 protocol geoptimaliseerd om zo veel mogelijk van deze genen tegelijk uit te schakelen, wat vandaag de dag nog steeds één van de grotere uitdagingen is. Natuurlijk is er nog ruimte voor optimalisatie in verder onderzoek."
Wanneer ligt het resultaat op ons bord?
Het duurt nog wel even voor we het minder bittere witloof kunnen kopen. Eerst moet verder onderzocht worden of er nog bijkomende functies van de geïdentificeerde genen zijn en moeten de ontwikkelde productlijnen verder uitgebreid worden. Daarenboven is er de beslissing van het Europese Hof van Justitie in 2018 dat CRISPR/Cas9 aangepaste planten onder dezelfde strenge wetgeving vallen als genetisch gemodificeerde organismen (GGO). Daardoor is het in de praktijk in Europa haast onmogelijk om ze op de markt te brengen.
Ook perspectief voor andere 'bittere' groenten
Desondanks zet de wetenschap met het onderzoek van Charlotte De Bruyn een belangrijke stap vooruit. Het biedt óók perspectief voor de veredeling van andere gewassen zoals spruitjes, andijvie en rucola.
"Het identificeren en karakteriseren van de biosynthese genen is een zeer grote stap in het begrijpen hoe planten bitterstoffen aanmaken. Met deze fundamentele kennis kunnen we nu grote bestaande populaties planten screenen naar natuurlijke mutanten met hetzelfde effect. Want in tegenstelling tot CRISPR/Cas9 aangepaste planten, vallen natuurlijke 'mutanten' niet onder de GGO wetgeving", aldus Promotor Katrijn Van Laere.
ILVO wil samen met bedrijven verder blijven inzetten op de CRISPR/Cas9 veredelingstechniek voor ontwikkeling van nieuwe cultivars in o.a. witloof en cichorei. Ook UGent/VIB is daarin een logische partner, want het departement Planten Systeembiologie heeft veel ervaring en interesse in gen-ontdekking in het plantaardige terpenenmetabolisme, metabolic engineering en de ontwikkeling en toepassing van CRISPR/Cas9 gebaseerde technologie.
"Het onderzoek van Charlotte biedt unieke inzichten in de mechanismen waarmee planten bitterstoffen aanmaken. Deze fundamentele kennis creëert tal van nieuwe mogelijkheden om de bitterheid van gewassen zoals witloof en chicorei aan te passen naar wensen van de gebruikers", besluit VIB-promotor Alain Goossens.
Bron: ILVO