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.