Barst in plantenbast

Auteur: Mariska van Sprundel

7 maart 2012

Duurzaamheid vergroten Wat is moderne biotech?

Taaie kost, die planten. Cellulose in de celwanden maakt dat ze zo moeilijk verteerbaar zijn. Maar door cellulose genetisch te veranderen, wordt het afbreken van planten een peulenschil, ontdekten Britse onderzoekers. En planten met zulk aangepast cellulose, zouden efficiënter omgezet kunnen worden in biobrandstof.

Wereldwijd produceren planten bijna honderd miljard ton cellulose per jaar. Daarmee is het de meest voorkomende organische stof op aarde.

Galyna Andrushko / Fotolia

Cellulose is een stijfkoppig stofje. Dat moet ook wel. Het is het hoofdbestanddeel van de plantencelwand die planten voor weer, wind en ziekteverwekkers moet behoeden. Zelf maken we ook gretig gebruik van celwanden als bouwmateriaal, in de vorm van timmerhout en katoen. Tegenwoordig staat cellulose ook in de belangstelling vanwege de energie die eruit te winnen valt. Bij de afbraak van cellulose ontstaan suikers die via gisting om te zetten zijn in de biobrandstof ethanol. Maar daar ligt een knelpunt: het taaie cellulose laat zich niet makkelijk afbreken.

Britse wetenschappers van de Universiteit van Kentucky hebben nu ontdekt dat een genetische aanpassing in het planten-DNA cellulose minder stug maakt. Dat schreven zij deze week in het tijdschrift Proceedings of the National Acadamy of Sciences.

Cellulose: stevige kabels

Cellulose is sterk materiaal doordat celluloseketens onderling aan elkaar binden, en daarbij dikke kabels genaamd microfibrillen vormen. Om de micro-fibrillen te verbreken zijn speciale enzymen – eiwitten die een chemische reactie versnellen – nodig. Maar alleen sommige micro-organismen en schimmels hebben zulke enzymen. Mensen kunnen cellulose daarom niet verteren: het gaat via ons maag-darmkanaal zo de wc in. (Dat betekent trouwens niet dat we geen groenten hoeven te eten. Cellulose schuurt tegen onze darmwand die daardoor slijm afgeeft dat nodig is om ons voedsel soepel de darm door te loodsen.)

Sabotage

Cellulose krijgt zijn onbuigzame structuur door het werk van speciale bouweiwitten die in het celmembraan van plantencellen zitten. Wie weet is de aanmaak van cellulose wel te verstoren via een genetische aanpassing die de bouweiwtten saboteert. Om dat uit te zoeken, gaven de onderzoekers een stofje aan hun planten dat de bouweiwitten verhinderd hun werk te doen. Het effect was zowel met de microscoop als het blote oog te zien: de planten hadden minder cellulose in de celwand, en bleven maar klein.

Maar juist de planten die resistent zijn voor het stofje herbergen interessante informatie. Zulke plantjes hebben blijkbaar al ietwat vreemde bouweiwitten waar het blokkerende stofje geen grip op heeft, was de gedachte. En dat bleek te kloppen. Het DNA van de resistente planten bevatte een genetische verandering in een gen dat codeert voor het maken van een cellulose-bouweiwit. Het resultaat? Planten met minder, en met een minder stevige cellulose-structuur.

Wilgen worden gebruikt als biomassa voor het maken van biobrandstof.

Wikimedia Commons, Lamiot via CC BY-SA 3.0

Aangepaste gewassen

En waar het natuurlijk om draait: in het lab bleek het cellulose uit de afwijkende planten dertig tot veertig procent efficiënter om te zetten naar glucose. Dat maakt het makkelijker ethanol uit cellulose te maken, zeggen de onderzoekers. Dat klinkt mooi.

Jammer genoeg vertellen ze niet hoe ze dat voor zich zien in de praktijk. Veilig in een hygiënisch lab heeft een klein plantje misschien weinig nadeel van een minder stugge cellulosestructuur. Maar wat betekent het voor biobrandstofgewassen als maïs en wilgen? Die hebben een sterke celwand nodig om niet bij de eerste windvlaag in tweeën te breken. Een puntje van aandacht, maar voor later. Wat de wetenschappers in eerste instantie wilden weten is opgehelderd: het is mogelijk via genetische aanpassingen de structuur van cellulose te veranderen. Toepassingen voorlopig daargelaten.