Wageningen Universiteit
Persbericht
18 april 2002, nr. 029
Gestresste planten zeggen het met fluorescentie
In de land- en tuinbouw wordt in toenemende mate gebruik gemaakt van
fotosynthese- en fluorescentiemetingen om de kwaliteit van gewassen en
plantaardige producten vast te stellen. Met handzame meetinstrumenten
is de hoeveelheid licht die door planten gebruikt wordt voor
fotosynthese met een druk in de knop in het veld of in de kas te
meten. Zo kan eenvoudig het juiste oogsttijdstip van wijndruiven
worden bepalen, de kwaliteit van zaden worden getoetst en de
toepassing van onkruidbestrijdingsmiddelen tot een minimum worden
beperkt. Ook kan zo het verbranden van potplanten worden voorkomen, de
belichting in kassen worden geoptimaliseerd, groeikrachtige of
kouderesistente zaailingen worden geselecteerd en de inwendige
kwaliteit of het stressniveau van potplanten, snijbloemen en fruit
worden beoordeeld. Deze toepassingen zijn voor een belangrijk deel
mogelijk dankzij het fundamentele onderzoek aan fotosynthese en
bladgroenfluorescentie dat in de jaren zeventig door onderzoeksgroepen
uit Moskou en Wageningen is uitgevoerd.
De internationale workshop 'Plant Spectrofluorometry: applications and
basic research', die deze week in Wageningen gehouden wordt, staat
geheel in het teken van dit onderzoeksgebied. De workshop is
georganiseerd ter gelegenheid van het afscheid van prof.dr. Wim
Vredenberg, hoogleraar plantenfysiologie in het bijzonder de fysische
aspecten bij Wageningen Universiteit. Op donderdagmiddag 18 april
besluit de scheidende hoogleraar de workshop met de afscheidsrede 'Om
niet licht te vergeten'.
Spanning
In zijn afscheidrede staat Vredenberg stil bij een aantal
wetenschappelijke hoogtepunten rond fotosynthese die zijn bereikt
tijdens zijn actieve loopbaan. Licht is een voorwaarde voor het leven
op aarde. Groene planten zijn in staat om dankzij een aantal
pigmenten, waarvan bladgroen of chlorofyl de voornaamste is, licht in
te vangen en om te zetten in een bruikbare energievorm. Bij planten
speelt zich dit af in gespecialiseerde cellichamen, de
bladgroenkorrels of chloroplasten. In de jaren vijftig werd duidelijk
dat het ingevangen licht van pigment naar pigment wandelt en
terechtkomt in het zogeheten reactiecentrum chlorofyl. Bij lichtvangst
door de antennepigmenten treden verliezen op, die 'zichtbaar' worden
als fluorescentie - het door de pigmenten uitgezonden licht. Deze
zwakke, maar goed meetbare rode fluorescentie geeft een belangrijke
indicatie van de operationele toestand van het reactiecentrum. Een en
ander is samen te vatten in een eenvoudige vergelijking, die bekend
geworden is als de Vredenberg-Duysens-vergelijking.
Happy end
Russische onderzoekers toonden in 1972 aan dat in de chloroplast de
energie van ingevangen licht wordt omgezet in een elektrische spanning
over het binnenmembraan. Deze elektriciteitsproductie is met
ultradunne glasnaald-electrodes te meten. Hiermee zijn de prestaties
van het groene hart van de chloroplast - het reactiecentrum - op de
voet te volgen. Uit experimenten blijkt dan dat meer fluorescentie
lang niet altijd leidt tot minder stroom. Dit is in schijnbare
tegenspraak met het eerder gevonden verband tussen de operationele
toestand van het reactiecentrum en de mate van fluorescentie. Volgens
Vredenberg is er mogelijk toch sprake van een 'happy end'. Uit recent
gemeenschappelijk - nog te publiceren - onderzoek in Wageningen en
Moskou is nu gebleken dat bij een constante fotosynthesestroom door de
reactiecentra de fluorescentie van de antennepigmenten verandert als
gevolg van wijzigingen in de vouwstructuur van het
fotosynthesemembraan. Een ontdekking die leidt tot nieuwe
wetenschappelijke uitdagingen en fascinerende toepassingen.
Workshop
Tijdens de tweedaagse internationale workshop gaan tal van experts in
op recente wetenschappelijke ontwikkelingen rond fotosynthese,
fluorescentie en energieopslag in planten. Daarnaast worden een aantal
toepassingen van fluorescentie in de land- en tuinbouw besproken. Zo
heeft het Wageningse Instituut Plant Research International een nieuwe
methode onkruidbestrijdingsmethode ontwikkeld waarbij slechts een
fractie (soms slechts 10%) van gebruikelijke herbicide-inzet nodig is.
Deze MLHD® -technologie (Minimum Lethal Herbicide Dose) is gebaseerd
op het vooraf berekenen van de minimaal benodigde dosis van
bestrijdingsmiddelen, op basis van de hoeveelheid en het type
onkruiden. Al twee dagen na de behandeling met het
onkruidbestrijdingsmiddel kan met behulp van een handzame
fluorescentiemeter aan het onkruid gemeten worden of de behandeling
afdoende is geweest. Als dat niet het geval is, kan dan alsnog
besloten worden tot een extra behandeling, zonder dat gewacht moet
worden tot de effecten met het blote oog zichtbaar worden. Zo loopt de
teler veel minder risico dat een onvoldoende behandeling tot problemen
leidt en zal minder snel kiezen voor extra behandelingen om er zeker
van te zijn dat het onkruidprobleem niet uit de hand loopt.