VU Magazine 1985 - pagina 164

rassen deed deze m e t h o d e o p g e l d . De uitkomsten van dergelijke 'geslachtelijke k r u i s i n g e n ' berustten echter niet zelden op toeval en de onzekerheid o m trent de vraag, of het uiteindelijke p r o d u k t aan de gewenste e i g e n s c h a p p e n voldeed, was g r o o t . Daarbij k w a m , dat z o g e n a a m d e 'kruisingsbarrières' het onderling kruisen van bepaalde planten- en diersoorten onmogelijk m a a k t e n . Z o men daartoe al behoefte gevoelde was het z o n d e r meer uitgesloten om met succes een petunia en een tomaat d o o r middel van zaad te kruisen. En waar men wel in staat was om bij voorbeeld een paard met een ezel te kruisen, bleek het resultaat — de muilezel — weer niet tot v o o r t p l a n ten in staat.

Kruisingsbarrière doorbroken H e t o n t w i k k e l e n van een r u p s e n d o d e n d e tabaksplant of een ziekte-resistente c h a m p i g n o n met behulp van genetische manipulatie is altijd nog wel zo s p e c t a c u lair dat men er de k o l o m m e n van wetenschappelijke bijlagen in d a g b l a d e n mee vult. Het is evenwel minder ongebruikelijk dan het lijkt. Dergelijke, in de toekomst wellicht zelfs op grote schaal, praktisch t o e p a s b a r e vindingen blijken in t o e n e m e n d e mate mogelijk. Niet in de laatste plaats dank zij de perspectieven die recombinant-DNA en de pas ontdekte cel- en weefs e l k w e e k t e c h n i e k e n bieden. Z o is het thans mogelijk om uit de cellen van één enkele plant snel en efficiënt volstrekt identiek nageslacht te kweken (het 'kloneren') of om cellen van twee verschillende planten te laten samensmelten (de 'celfusie') met als uitkomst een nieuwe plant die e i g e n s c h a p p e n van beide in een gewenste v e r h o u ding c o m b i n e e r t . R e c o m b i n a n t - D N A - t e c h n i e k e n bieden de mogelijkheid om zelfs op moleculair-niveau veranderingen ('mutaties') in erfelijke e i g e n s c h a p pen van planten te bewerkstelligen. Waar is 't allemaal o m b e g o n n e n ?

Het gaat bij de c e l - en weefselkweek om drie zaken, zo verheldert dr. K o o l . "Je kunt op basis van plantecellen heel snel een zeer groot aantal planten reproduceren, die exacte copieën vormen van één perfect, uitgeselecteerd exemplaar. Doordat je de beschikking hebt over cellen kun je daarnaast, en ook op celniveau, veranderingen aanbrengen. Met behulp van chemicaliën of bestraling kun je namelijk mutaties in hetplanten-DNA teweegbrengen of zelfs nieuw

Dr. Ad Kool: rooskleurige toekomst

DNA in de cel inbrengen. En in de derde plaats kun je door celfusie zogenaamde 'hybriden' ontwikkelen." Met genetische manipulatie en met het kweken van hybriden heeft de m e n s h e i d zich overigens al e e u wenlang b e z i g g e h o u d e n , steeds met het doel zo een verbeterd ras te c r e ë r e n . Men deed dat d o o r v e r w a n te plantensoorten o p traditionele wijze met elkaar te kruisen. Dat heeft tal van o v e r b e k e n d e voedselgewassen en sierplanten o p g e l e v e r d . Maar ook in de veeteelt en in bij v o o r b e e l d het kweken van h o n d e n -

Elk levend organisme — een plant, maar ook mens en dier — is opgebouwd uit cellen. Soms slechts uit één, soms uif biljoenen. Bij celfusie gaat het erom op celniveau erfelijke informatie uit twee verschillende plantesoorten samen te brengen, bij voorbeeld van tomaat en een aan de tomaat verwante plant. Uitgaande van de tomaat tracht men deze plant te verbeteren — bij voorbeeld minder 'energiebehoeftig', resistenter tegen ziekten of rijker vruchtdragend te maken — door aan de cel daarvan extra genetische informatie toe te dienen. Elke plantecei bevat — evenals die van alle andere levende organismen — een kern en enkele daaromheen gesitueerde 'lichamen', de zogenaamde 'celorganellen'. Zowel de kern als de afzonderlijke celorganellen bevatten erfelijke informatie die ligt opgeslagen in het DNA-molecuu Wil men er nu voor zorgen dat het uiteindelijke resultaat, ook na de celfusie, weer een tomaat zal zijn, dan dient men de kern van de tomatecel zoveel mogelijk ongemoeid te laten; daarin ligt namelijk de genetische basisinformatie opgeslo-

li

De toegepaste hoek In het p l a n t e n g e n e t i s c h o n d e r z o e k op celniveau zijn de V U - o n d e r z o e k e r s met name geïnteresseerd in

Onder een microscoop is goed te zien hoe, door centrifugatie, de kern als gevolg van de middelpuntvliedende kracht uit de cel wordt 'gedrukt'. Linksboven is de kern nog aanwezig; rechtsboven begeeft deze zich naarde wand van de cel; linksonder ziet men de kern de cel verlaten; rechtsonder is de kernloze cel een feit

^ u s i e en de ideale tomaat

chematische voorstelling van een celfusie; rechtsboven de cel van de oorspronkelijke tomaat, links die van de donorcel. In beide cellen ziet men in het midden de kern en daaromheen de 'organellen'. Door centrif ugatie is de kern uit de donorcel verwijderd (middenlinks). Vervolgens vindt de eigenlijke fusie plaats (midden), waaruit één cel resulteert met slechts één kern — die van de tomaat — en meteen dubbele set organellen. Wanneer de cel zich deelt houdt men cellen over die volkomen identiek zijn aan die van de oorspronkelijke tomaat (linksonder) en cellen waar 't uiteindelijk om te doen was: een kern van de tomatencel en organellen uit die van de donorplant. Het nageslacht van dit celtype zal planten moeten voortbrengen die de wezenlijke kenmerken van de tomaat bezitten, gecombineerd met de bijkomende eigenschappen — zoals mannelijke steriliteit en een betere CO;-binding — van dedonorplant

Er waren kortom smalle marges in het traditionele genetische g e m a n i p u l e e r — want dat was 't natuurlijk al wel — met planten en dieren. Barrières die d o o r de ontwikkeling van c e l - en weefselkweek in t o e n e m e n de mate k o n d e n w o r d e n d o o r b r o k e n . B e h o o r d e n het traditionele ' k r u i s e n ' en ook het c h e misch en middels bestraling manipuleren van erfelijke e i g e n s c h a p p e n van met name planten, tot de klassieke m e t h o d e , met het r e c o m b i n e r e n van DNA en met cel- en weefselkweek zijn we bij de m o d e r n e t e c h n i e k e n a a n b e l a n d . Het neemt niet w e g dat de Engelse term 'genetic engineering', waarvan 'sleutelen aan de erfelijkheid' n o g de beste vertaling lijkt, en die meestal alleen w o r d t gebruikt met betrekking tot recombinant-DNA, in feite óók op de andere, al dan niet klassieke manipulatie-technieken van toepassing is.

Het moment vlak vóór de twee cellen samensmelten: links de cel met kern en organellen, rechts de kernloze cel (linksonder)

TOMATO c V beliina

TOMATO with Soianum X or Lycopersicon X chioroplasts

twee e i g e n s c h a p p e n van de tomaat, een voor Nederlandse tuinders zo belangrijk c u l t u u r g e w a s . Dat is allereerst de energiehuishouding van de plant. In de tweede plaats is dat het bewerkstelligen van de 'mannelijke steriliteit' e r v a n . Dat laatste is in de veredelingspraktijk van g r o o t belang o m d a t het voorkomt dat de z a a d p r o d u c e r e n d e m o e d e r p l a n t stuifmeel maakt en zo zichzelf b e v r u c h t . Wil m e n , zoals in de praktijk steeds het geval is, kruisingen o n d e r c o n t r o l e tot stand b r e n g e n , dan is h e t z a a k z e l f b e s t u i ving te v o o r k o m e n . Er zijn slechts enkele g e w a s s e n die deze mannelijke steriliteit als erfelijke e i g e n s c h a p in zich d r a g e n — zoals het geval is met de eveneens aan de VU g e b r u i k t e petunia — en het is dus zaak deze e i g e n s c h a p via g e n e t i s c h e manipulatie op een c u l t u u r g e w a s als d e tomaat, over te d r a g e n . Men probeert dat nu uit. Het andere a a n d a c h t s p u n t van dr. Kool en de zijnen is evenzeer van b e l a n g : w a n n e e r men de e n e r g i e h u i s h o u d i n g van de t o m a t e n p l a n t in positieve zin kan b e ï n v l o e d e n , d o o r d e CO^-binding uit de l u c h t te v e r b e t e r e n , heeft dat v e r r e i k e n d e c o n s e q u e n t i e s . In het licht van de h o g e r e gasprijzen die glastuinders in d e t o e k o m s t z u l l e n moeten betalen, is h e t i m m e r s v a n g r o o t belang om t o m a t e n ook o n d e r lagere t e m p e r a turen te k u n n e n k w e k e n . S o m m i g e planten zijn wat dat betreft efficiënter dan andere, en men p r o b e e r t die erfelijke e i g e n s c h a p nu over te b r e n g e n op de tomaat. "Dat zou voor veel tuinders wel eens een zaak van leven of dood kunnen worden", aldus dr. Kool. Het hoeft al met al d u s weinig b e t o o g , dat het praktisch nut van dit en soortgelijk o n d e r z o e k g r o o t is. Het verklaart w a a r o m ook dit p l a n t e n g e n e t i s c h onderzoek aan de VU volledig en z o n d e r tegenzin vanuit de 'praktisch t o e g e p a s t e h o e k ' w o r d t g e f i n a n c i e r d . Niet

ten die de plant de onmiskenbare eigenschappen, de esserv tie, van de tomaat doet behouden. De genetische informatie betreffende een aantal 'bijkomende' eigenschappen, die voor de plant niettemin van groot belang zijn, zoals de energiehuishouding, bepaaldeziekteresistenties, mannelijke steriliteit en andere soortgelijke kenmerken, zijn vastgelegd in een geringere hoeveelheid DNA die zich in de organellen bevindt. Met behulp van celfusie tracht men nu de organellen van een aan de tomaat verwante plant — bij voorbeeld van petunia — door versmelting over te brengen in de cel van de tomaat, die daarna dezelfde, wenselijk geachte, maar bijkomstige kenmerken van de donorplant zal gaan vertonen, In de praktijk gaat dat als volgt. In een centrifuge wordt de kern uit de cel van de donorplant verwijderd; als gevolg van de middelpuntvliedende kracht wordt deze als het ware naar buiten gedrukt en men houdt een kernloze cel over. Met behulp van een bepaald enzym heeft men dan al de celwand van zowel de tomatecel als van de donorcel verwijderd. Onder gunstige omstandigheden worden deze twee cellen samengebracht en vindt de versmelting (fusie) plaats. Het resultaat daarvan is één cel met maar één kern maar met een dubbele set organellen — de eigen en die van de donorcel. Als alle levende cellen zal ook deze gefuseerde cel zich gaan delen waarbij de organellen zich uitsplitsen over deze nieuwe cellen. Het resultaat: gewone cellen die in niets afwijken van de oorspronkelijke tomatecel vóór de fusie, en genetisch veranderde cellen die onmiskenbaar nog steeds van een tomaat afkomstig zijn, maar met de gewenste, bijkomende eigenschappen van de donorplant. En om dat laatste celtype gaat het natuurlijk. In betrekkelijk korte tijd kunnen deze cellen zich door deling aanzienlijk vermeerderen en, na toediening van bepaalde groeihormonen, uitgroeien tot evenzovele tomateplantjesdie in principe alle de begeerde nieuwe genetische kenmerken zullen vertonen.

139

Deze tekst is geautomatiseerd gemaakt en kan nog fouten bevatten. Digibron werkt voortdurend aan correctie. Klik voor het origineel door naar de pdf. Voor opmerkingen, vragen, informatie: contact.

Op Digibron -en alle daarin opgenomen content- is het databankrecht van toepassing. Gebruiksvoorwaarden. Data protection law applies to Digibron and the content of this database. Terms of use.

Printen