Wetenskaplikes toor met plantgenetikaMet behulp van genetiese veranderinge aan vrugtebome kan arbeid verminder word. (Foto: Dr Chris Dardick, USDA-ARS) Moderne landbou en die wedren om genoeg kos vir die mensdom, wat eksponensieel meer word, te voorsien, staan lynreg teenoor omgewingsvolhoubaarheid en die stryd teen klimaatsverandering. Kenners en spesialiste sit nou meer as ooit tevore koppe bymekaar om die beste uitweg vir hierdie nypende uitdaging te vind. CropLife, ŉ wêreldwye organisasie wat die gewasbedryf bevorder, het saam met die VSA se departement van landbou se buitelandse landboudienste- afdeling (USDA FAS), die VSA se staatsdepartement (DOS) en sy ambassade in Suid-Afrika onlangs oor hierdie kwessie vergader. Die geleentheid is in Pretoria gehou en een van die VSA se voorste wetenskaplikes in genetika en nuwe kweektegnieke, dr. Chris Dardick, het ŉ helder lig in hierdie donker tonnel laat skyn. Dr Chris Dardick by ‘n vrugteboom wat meer kompak is en meer regop groei. (Foto: Dr Chris Dardick, USDA-ARS) Dardick is die hoofwetenskaplike by die USDA se landbounavorsingsdiens (ARS) se navorsingstasie in Kearneysville, Wes-Virginia en fokus sterk op die genetiese verbetering van vrugtebome. “Die uitdagings in vrugteverbouing wat aandag verdien is arbeidsintensiwiteit, chemie om peste en plae te beheer, bederfbaarheid en kort raklewe, verskeping, watergebruik, dormantheid wat deur koue veroorsaak word, droogte- en vloedbestandheid en bome wat stadig groei,” sê hy. “Daarteenoor móét vrugteboere volhoubaar bly, voedselsekerheid bevorder en hul voetspoor op die omgewing verlaag.” Plantargitektuur Die vorm van ŉ plant het ŉ invloed op sy produktiwiteit, soos sy blare se vermoë om lig in te neem, die oppervlakte wat hy beslaan en die arbeid wat benodig word om die bome te onderhou. Dardick en sy span het derhalwe met genetika gewoeker om bome se takke so te laat groei dat dit “plat” is, sodat dit in die vorm van ŉ muur kan groei, om die bogenoemde uitdagings die hoof te bied. Nou kan die boomrye nader aan mekaar geplant word, meer blare word aan sonlig blootgestel en arbeiders kan die bome makliker snoei. Die blare van bome kan meer lig opneem as dit “platter” gekweek word en ‘n kleiner oppervlak beslaan as dit in ‘n muurvorm geplant word. (Foto: Dr Chris Dardick, USDA-ARS) Opwindende verwikkelinge Die ontdekking van die TAC1-geen (“tiller angle control”) het vir Dardick en sy span baie deure oopgemaak. Dié geen is aanvanklik uit ŉ rysplant geïsoleer en kom in alle plante voor. Deur dit uit te haal kan plante soos rys en mielieplante meer regop groei, om ŉ meer kompakte plant te vorm. Hulle het dit in die regte kombinasie na tamaties en pruimbome oorgedra sodat die plante steeds nader aan mekaar geplant kan word, terwyl dit dieselfde produksievlakke handhaaf. Deur die TAC1-geen uit te haal kan plante soos rys, mielies, pruimbome, tamaties, Arabidopsis en appelbome meer kompak en regop groei, sodat dit nader aan mekaar geplant kan word. (Foto: Dr Chris Dardick USDA-ARS) Daar is ook ‘n geen, LAZY1 geïsoleer wat die teenoorgestelde uitwerking het as dit uit plante se genoom verwyder word. Dié plant se blare of takke groei dan meer horisontaal en laer. Dit kom handig te pas waar daar op hulpbronne soos stutte en steierwerk gespaar moet word, soos by die verbouing van druiwe. Wanneer die LAZY1-geen uit rys, Arabidopsis, pruimbome en berkebome verwyder word, groei dit platter en meer horisontaal sodat dit makliker van die grond af bewerk kan word. (Foro: Dr Chris Dardick, USDA-ARS) “Geenredigering is ŉ wenresep wat baie vinniger werk as die tradisionele kweekmetodes en kan na verskeie plantspesies oorgedra word,” sê hy. Deur gene te wysig kan die hoek van die blare verander word, sodat dit platter is om meer sonlig en water op te vang en te benut. Onder die grond Met die DRO1 (“deep rooting”)-geen is daar gewoeker om ŉ plant se vermoëns onder die grond te verbeter. “Dié geen het ons in staat gestel om plant te kweek wat ŉ dieper wortelstelsel kan vorm, wat dan water dieper kan bereik en opneem, sodat die plant meer droogtebestand is,” sê hy. Pruime se wortels kan dieper groei met behulp van geen-manipulasie. (Foto: Dr Chris Dardick, USDA-ARS) Met ŉ ander geenredigeringstegniek het hulle daarin geslaag om die hoek waarteen wortels groei te verander sodat die plant homself beter kan anker. Vir binnehuise landbou, wat teen rasse skrede groei, het die slim mense in Wes-Virginia ŉ pruim se wortelstok ontwikkel wat kort is, regdeur die jaar vrugte kan uitset en waarvan die blomvorming deur temperatuur beheer kan word. Die plant benodig ook nie ŉ dormante tydperk nie. Pruimbome wat korter gemaak is om in ‘n binnenshuise plaas te groei. (Foto: Dr Chris Dardick, USDA-ARS) Plante op ertsgrond In die Appalachiese gebied, waar die navorsingstasie geleë is, is daar ongeveer 485 600 ha se gerehabiliteerde steenkoolmyne waarvan die grond platgestoot en as marginaal geklassifiseer is. Die grond kan nie gebruik word nie en besit dus ŉ negatiewe voetspoor. Dit is omgeswaai met ŉ gekombineerde strategie waarin die grond verander is en met die kweek van ŉ appelboom wat produktief in die grond kan oorleef. “Ons gebruik onder meer die gene van wilde appelspesies wat in marginale grond kan oorleef en dus die natuurlike vermoë het om met min voedingstowwe ŉ bestaan te maak.” Dardick sê die gevaar van swaarmetale kan ook die hoof gebied word omdat die opneem daarvan ŉ genetiese eienskap is en dus kan kweektegnieke gebruik word wat veroorsaak dat ŉ plant dit glad nie of moeilik sal opneem. ŉ Appelboord in wording op die grond van ŉ gerehabiliteerde steenkoolmyn. (Foto: Dr Chris Dardick: USDA-ARS) “Die genetika bestaan en dit moet ontgin word. Die navorsing kan gedoen word om regte kombinasies van gene te vind om die voordele daaruit te haal,” sê hy.