Onderwerpen in de basiscursus uitgangsmateriaal
Welkom in deze basiscursus uitgangsmateriaal. In de komende lessen zullen jullie kennis maken met plantenveredeling en enkele beroemde Nederlandse veredelingsbedrijven.
|
Les
|
Onderwerpen |
Topics book |
Biology of plants |
| 1 |
Wat is plantenveredeling en wat is goed uitgangsmateriaal? |
Seed maturation and germination |
532-536 |
| 2 |
Bestuiving, bevruchting en genetica |
Pollination and fertilization |
472-473 |
| 3 |
Genetica en genetische bronnen |
Genetics |
151-173 |
| 4 |
Stappen in een veredelingsprogramma en veredeling van een vegetatief vermeerderd gewas |
|
|
| 5 |
Veredeling van zelfbestuivers |
|
|
| 6 |
Ontwikkeling van hybride rasssen |
|
|
| 7 |
Resistentieveredeling |
|
|
| 8 |
Gebruik van merkers |
Biotechnology |
192-208 |
| 9 |
Genetische modificatie |
|
192-208 |
| 10 |
Excursie |
|
|
Boek: Evert en Eichhorn, Biology of plants, ISBN 978-1-4292-1961-7
Dit digitale lesmateriaal is gebaseerd op lesmateriaal dat in samenwerking met het Clusius College is ontwikkeld in het project Seedbreeding MBO+.
LES 1 Wat is plantenveredeling?
Goed uitgangsmateriaal
Om goed een gewas te kunnen telen, is voor boeren en tuinders goed uitgangsmateriaal van groot belang. Een flink aantal factoren bepaalt de kwaliteit van uitgangsmateriaal, zoals:
- Is het vrij van ziekten? Op uitgangsmateriaal kunnen allerlei pathogenen aanwezig zijn...
- Is er voldoende reservevoedsel aanwezig, zodat de plant een vlotte start kan maken?
- Staat het uitgangsmateriaal in de startblokken is het in diepe rust? (Denk hierbij bijvoorbeeld aan de effecten van priming.)
- Welke erfelijke eigenschappen zitten er in het uitgangsmateriaal?
Plantenveredeling richt zich op het laatste aspect uit dit rijtje: de genetica van de plant. Veredelingsbedrijven besteden echter zeker ook aandacht aan de andere onderwerpen. Daarom zullen we daar ook wat aandacht aan besteden.
Verschillende orchideeënrassen in de showkas van een veredelingsbedrijf. Het ontwikkelen van deze rassen wordt gedaan door de veredelaars. Bron: Anthura BV.
Veredelingsbedrijven
Van de wereldwijde handel in zaden en uitgangsmateriaal is 40% afkomstig uit Nederland. Veredelingsbedrijven houden zich bezig met het ontwikkelen en verkopen van nieuwe plantenrassen. Dit zijn rassen met een hogere opbrengst, een nieuwe kleur bloem, een betere smaak of resistentie tegen ziekten en plagen. Er is veel werkgelegenheid bij de veredelingsbedrijven. Vooral voor mensen die weten hoe een nieuw plantenras ontstaat en wat er voor nodig is om dit proces tot een succes te maken. Basiskennis over veredelingsdoelen en de bijbehorende genetica is noodzakelijk om uiteindelijk een nieuw ras te kunnen ontwikkelen dat voldoet aan alle wensen van de teler en de consument.
Plantenveredeling bestaat al 5000 jaar
Al duizenden jaren kiezen mensen de beste planten uit om mee verder te gaan. Dankzij de proeven van onder andere Mendel zijn we in staat om gerichter te werken aan betere rassen. Bron: CAH Vilentum.
Plantenveredeling bestaat al heel lang. In Mexico heeft men bij opgravingen bijvoorbeeld sporen van zeer vroege “veredeling” van mais gevonden. Tussen overblijfselen uit 5000-3000 voor Christus vond men 2 cm lange maiskolven. In een laag die 1000 jaar jonger is, waren de maiskolven al 5 cm lang. Tussen de overblijfselen van rond 2000 voor Christus vond men zelfs kolven van ruim 10 cm. Dit is waarschijnlijk het gevolg van het steeds bewaren en uitzaaien van zaden van de grootste kolven: een vorm van selectie.
Allerlei onderzoekers hebben de afgelopen eeuwen experimenten gedaan met planten. Op het gebied van de erfelijkheid is Gregor Mendel (1822-1884) beroemd. Hij kruiste verschillende erwten met elkaar en bekeek de eigenschappen van de nakomelingen die dit opleverde. Op deze manier heeft hij veel dingen ontdekt waar plantenveredelaars nu nog steeds gebruik van maken. Later zullen we het bijvoorbeeld nog hebben over verhoudingen van uitsplitsing.
Zaadhandelaren rond 1900
Een zaadhandel zoals deze er in het begin van de twintigste eeuw uit kon zien. Bron: Syngenta Seeds BV.
Het ligt voor de hand om de beste planten te selecteren. Vroeger deden ze dit door de slechtste planten eruit te gooien, dit noemen we negatieve massaselectie. Interessanter wordt het echter als er gericht kruisingen gemaakt worden. De zaadtelers leerden dat het beter was om de beste planten uit je eigen collectie te kruisen met de beste planten van een andere zaadhandelaar. Dit deden ze uit pure nieuwsgierigheid, maar natuurlijk ook om betere zaden te kunnen leveren dan de anderen. Omdat het ras dat je teelt een grote invloed heeft op de opbrengsten, is het hebben van goede rassen steeds meer een noodzaak geworden.
Uit de noodzaak om ieder seizoen voldoende zaaigoed te hebben, zijn er telers geweest die zich gingen richten op het produceren van zaden. Rond 1900 produceerde en verhandelde dit soort bedrijven zaden van allerlei gewassen. Dit produceren kon vaak door eenvoudig een gewas tot bloei te laten komen en de zaden te oogsten.
Grote bedrijven met buitenlandse vestigingen
Luchtfoto van een vestiging van een groot veredelingsbedrijf. Bron: Syngenta Seeds BV.
Tegenwoordig zijn er verschillende veredelingsbedrijven met vestigingen over de hele wereld. Deze buitenlandse vestigingen worden ingezet voor de verkoop van zaden en voor de productie van zaden. Het komt hierbij regelmatig voor dat plantenveredeling wordt gecombineerd met andere activiteiten, zoals productie van en handel in gewasbeschermingsmiddelen. Ook worden in het buitenland de rassen getest onder lokale omstandigheden. Dit is noodzakelijk om te kunnen garanderen dat de rassen die je verkoopt ook goed groeien in een ander klimaat. Vaak moeten voor andere omstandigheden totaal andere rassen worden ontwikkeld. Daarom moeten sommige medewerkers van veredelingsbedrijven regelmatig op reis om te bekijken hoe de planten groeien op buitenlandse proeflocaties.
Enkele interessante links
Vragen/opdrachten Wat is plantenveredeling?
1. Hoe zag de kolf van de wilde voorouder van het gewas mais er waarschijnlijk uit?
2. Noem twee redenen waarom veel veredelingsbedrijven ook vestigingen in het buitenland hebben
3. Noem twee tomatenrassen en geef aan welke eigenschappen ze interessant maken voor een teler. (Gebruik hiervoor de links naar de websites van de bedrijven.)
4. Noem twee rasnamen van siergewassen en geef aan welke eigenschappen ze interessant maken voor een teler. (Gebruik hiervoor de links naar de websites van de bedrijven.)
5. Waarom zijn veredelingsbedrijven vaak groot van omvang (veel personeel en een grote jaaromzet)?
Zaden behandelen en testen
Voordat we gaan bespreken hoe rassen met de juiste genetische eigenschappen kunnen worden ontwikkeld, maken we een uitstapje naar het behandelen en testen van zaden.
Bij binnenkomst van een partij zaden, test een veredelingsbedrijf de kwaliteit ervan. De uitkomst hiervan heeft niet alleen invloed op de uitbetaling van de teler die de zaden heeft geleverd, maar ook op de behandelingen die moeten worden uitgevoerd. Welke verontreinigingen zijn aanwezig? Welke ziekteverwekkers zitten in een partij? Hoe is het gesteld met de kiemkracht? Na elke bewerking die vervolgens met de partij wordt uitgevoerd, wordt de partij opnieuw getest. Zo kan precies gevolgd worden wat het effect van de bewerkingen op partijen zaad is.
Zaden behandelen en testen
Voordat zaden worden verkocht, worden ze eerst getest. De zaadteler wil immers weten hoe het staat met de kwaliteit van het zaad. Ook ondergaan veel zaden een behandeling. Daardoor zijn ze gemakkelijker te verwerken en groeit het gewas beter.
Vereiste voorkennis
Er is geen specifieke voorkennis vereist.
Traditionele zaadsortering
De zaden moeten uit deze berg planten opgeschoond worden. Dit is een hele klus! Bron: S. Bregman Clusius.
Om te beschikken over een perfecte partij zaden, is het noodzakelijk om het zaad te schonen. Delen van de vrucht, steentjes en onkruidzaden die met de zaden vermengd kunnen zijn geraakt, worden verwijderd. Bij deze schoning of sortering wordt gebruik gemaakt van de verschillen tussen zaden en de verontreinigingen of van verschillen tussen de zaden onderling in een partij. Die verschillen kunnen zitten in grootte, soortelijk gewicht, kleur of vorm. Schoningsmachines worden ook gebruikt om de kiemkracht van een partij geschoond zaad te verbeteren.
Sorteren op grootte en soortelijk gewicht
Binnen een partij zaad komen zaden voor van verschillende grootte en soortelijk gewicht. Als de zaden in een partij allemaal precies even groot en zwaar zijn, kan de kieming uniformer zijn. Daarom worden de zaden gesorteerd.
De clipper is een machine die wordt ingezet voor de eerste sortering. De machine bestaat uit een aantal zeven van verschillende groottes. De gaten in de zeven van de machine hebben verschillende groottes. Zaden met dezelfde grootte worden zo verzameld.
Maar binnen deze groepen kunnen nog wel verschillen in gewicht voorkomen. Lege, loze zaden hebben een laag soortelijk gewicht. Kiemkrachtige zaden hebben een groter soortelijk gewicht. Daar kun je gebruik van maken bij de sortering. Op een soortelijk-gewicht-tafel wordt tegen het zaad geblazen. Lichte zaden worden weggeblazen, zware zaden blijven liggen.
Schematisch de werking van de Clipper. Bron: Clusius
Een soortelijk-gewicht-tafel combineert schudden, onder een heloingshoek, met wind. Daardoor worden de zware zaden gescheiden van de lichtere zaden. Bron: Bejo Zaden B.V.
Sorteren op kleur
Kleursorteerder. Bron: Bejo Zaden B.V.
De kleursorteerder wordt onder andere gebruikt voor het schonen van peulvruchten, tomaat, paprika, ui, enzovoort. De zaden passeren stuk voor stuk een elektrisch oog. Wanneer de kleur te veel afwijkt van de standaard, wordt het zaadje door een korte persluchtstoot weggeblazen.
Sorteren op vorm
Het principe van de trieur. Bron: Clusius
Voor het scheiden van gladde en ruwe zaden wordt een doekenmachine gebruikt. Een lopende band met een ruw oppervlak loopt omhoog. Bovenin wordt het zaad aangevoerd. Glad zaad rolt naar beneden. Het ruwe zaad blijft plakken en wordt mee omhoog genomen. Dit wordt onder andere gedaan om onkruidzaden te verwijderen uit een zaadpartij.
In een trieur worden zaden voornamelijk op lengteverschillen gescheiden. Bijvoorbeeld bij sla of andijvie, of bij het verwijderen van onkruidzaden. Een cilindervormige trommel met uitstulpingen draait rond. Het zaad wordt hierin gebracht en draait mee naar boven. De lange zaden gaan er als eerste uit. Zij vallen naar beneden en worden gescheiden van andere zaden.
Vragen en opdrachten
Bij meerkeuze vragen is steeds één antwoord juist, tenzij anders is aangegeven
1. Wat verstaan we onder het schonen van zaad? (meerdere antwoorden goed)
a. Het verwijderen van viruszieke zaden
b. Het wegen en tellen van de zaden
c. Het verwijderen van vruchtdeeltjes en steentjes
d. Het op dezelfde kleur brengen van het zaad
e. Het sorteren van het zaad op grootte en gewicht
f. Het weghalen van onkruidzaden uit de partij
2. Waarom wordt een partij zaad na de oogst geschoond? (meerdere antwoorden goed)
a. Om verdere bewerkingen van het zaad mogelijk te maken
b. Om de kiemkracht van een partij zaad te verhogen
c. Om visueel aantrekkelijk materiaal te verkopen aan de boer of tuinder
d. Om de kiemrust te doorbreken
e. Om een langdurige bewaring mogelijk te maken.
3. Waarom wordt zaad op grootte en soortelijk gewicht gesorteerd?
a. Zwaardere zaden geven later grotere planten- vruchten- bloemen bij de oogst.
b. De partij zaad zal dan uniformer kiemen
c. Groter zaad is minder gevoelig voor virusaantasting.
d. Alleen groter en zwaarder zaad kan gepilleerd worden.
4. In de linker kolom staat waar we zaden op kunnen sorteren. In de rechter kolom de techniek die gehanteerd kan worden bij het sorteren. Geef door middel van pijlen de juiste combinatie aan.
| Sorteren op |
|
Techniek |
| Ruwheid |
|
Blazen |
| Grootte |
|
Zeven |
| Zaadlengte |
|
Elektrisch oog en perslucht |
| Gewicht |
|
Doekenmachine |
| Kleur |
|
trieur |
5. Waarom is het winnen van zaad uit vruchtgroenten, zoals komkommer of tomaat lastig
6. Noem tenminste 5 bewerkingen die de vruchten of het vruchtpulp kunnen ondergaan.
7. Het dorsen van plantmateriaal om zo zaden te winnen, wordt veel toegepast. Noem 3 nadelen van deze methode.
8. Geef aan of onderstaande bewering juist of onjuist is.
a. Zaden afkomstig van één partij ouderplanten, maar met verschillende oogststadia, hebben dezelfde kwaliteit
b. Zaden afkomstig van één partij ouderplanten, worden gemengd om zo een uniforme partij te krijgen
c. Fermenteren van zaden is een vorm van voorkiemen
d. Gedroogd zaad is beter te bewaren
e. Desinfecteren doen we vooral om viruszieke zaden te doden
Sorteren met beeldverwerking
Bij het oogsten van zaad is er altijd een restant dat minder van kwaliteit is. Het is bijvoorbeeld minder kiemkrachtig of te klein. Je kunt het percentage kwalitatief goed zaad verhogen door het zaad te schonen. Maar met deze traditionele sorteermethodes kun je niet sorteren op de kiemkracht van het zaad. Een relatief nieuwe manier om goede van slechte zaden te scheiden, is gebruik maken van beeldverwerking.
Chlorofylsorteerder
Met de chlorofylsorteerder, of bladgroensorteerder, kun je rijp en onrijp zaad van elkaar scheiden. Onrijp zaad bevat nog relatief veel chlorofyl. De zaden worden bij een specifieke golflengte bekeken door een computer en vervolgens gesorteerd. De onrijpe zaden worden gescheiden van de rijpe zaden die geen chlorofyl meer bevatten. Op deze manier kun je het percentage kiemkrachtige zaden verhogen of opwaarderen. De capaciteit van deze sorteermachine is laag. Sorteren met de chlorofylsorteerder wordt dan ook alleen gedaan bij speciale partijtjes.
Embryo-analyse met röntgen
Zaden kunnen worden gesorteerd op de ontwikkeling van het embryo. Daarvoor worden ze op een gritje gelegd. Met X-ray kan vervolgens in het zaad worden gekeken. Bron: Incotec.
Sommige zaden hebben een doorschijnende zaadhuid, zaad van tomaat bijvoorbeeld, of paprika. Doordat de zaden een doorschijnende zaadhuid hebben kun je met behulp van röntgen, ook wel X-ray genoemd, een beeld van het inwendige van deze zaden maken. Dit beeld kun je vervolgens analyseren. Je ziet het ontwikkelde embryo en andere inwendige structuren, zoals het endosperm of de zaadlobben. Op die manier kun je zaden sorteren. Een zaadje dat aan de buitenkant goed lijkt, kan bijvoorbeeld nog geen levensvatbaar embryo hebben ontwikkeld. Ook loze zaden (dus zaden zonder embryo) of zaden met een misvormd embryo worden eruit gepikt. Deze sorteermethode op basis van de morfologie van het embryo is vooral bij slecht kiemende rassen interessant. En ook een partij die een slechte oogstkwaliteit had, kun je ermee onderzoeken.
De X-ray-methode kun je alleen toepassen op zaad dat geprimed is. Bij primen wordt het zaad in een eerste fase van kieming gebracht. Vervolgens wordt dit proces weer gestopt. Door priming komt het embryo vrij te liggen in het endosperm. Daardoor zijn alle onderdelen goed zichtbaar. Met name bij tomaat en paprika wordt dit proces vaak toegepast.
Met behulp van röntgen kun je het embryo in het zaad beoordelen. Bron: Incotec.
Bekijk vooral de video van stijn op www.jijgaatvoorzaad.nl
Kwaliteitscontrole
Voor deze kiemtesten van koolgewassen worden zaden tussen een vouwfilter gelegd. Na een aantal dagen wordt de ontwikkeling van de kiemplanten beoordeeld. Bron: Incotec.
Bij de eerste schoning van een partij geoogst zaad, wordt al ongeveer 25% van het zaad verwijderd. Uiteindelijk zal ongeveer de helft van het zaad overblijven. Zaadtelers willen alleen het allerbeste zaad overhouden. En dan moet je dus steng selecteren.
Direct bij binnenkomst wordt er een monster van het zaad genomen voor kwaliteitscontrole. Er wordt bijvoorbeeld gecontroleerd op het vochtgehalte en de zuiverheid. Bij de zuiverheidscontrole wordt de hoeveelheid kaf en vreemd zaad bepaald. Op de laboratoria zijn voorbeelden aanwezig van alle onkruidzaden die kunnen voorkomen in de partijen. Dat is een soort herbarium voor onkruidzaden. Aan de hand van de uitslag van dit onderzoek wordt eventueel een extra schoning uitgevoerd.
Kiemtest tussen vouwfilters. Bron: Bejo Zaden.
Deze kiemtest wordt uitgevoerd op rondfilters. De gekiemde zaden worden beoordeeld. Bron: Bejo zaden.
Kiemtest
Kopenhagen tafel. Bron: Bejo Zaden.
Als het zaad het bedrijf binnenkomt, wordt het direct getest op kiemkracht. En ook na elke zaadbehandeling ondergaat het zaad een kiemtest. Bij een kiemtest wordt een aantal zaden ingelegd op een medium, papier of grond. Na een bepaalde tijd wordt geteld hoeveel zaden uiteindelijk zijn gekiemd. Bij de kiemproeven worden de zaadlobben, of de eerste echte blaadjes, van de individuele planten beoordeeld.
Op een Kogenhagen worden kiemtesten uitgevoerd. Onderin zit water van een bepaalde temperatuur. Dat gaat via stroken papier naar viltjes met zaden.
Ook de invloed van de temperatuur op de kieming van de zaden wordt onderzocht. De zaden worden op een thermogradiënttafel gelegd. Hierbij kun je een temperatuurreeks instellen. Zo kun je onderzoeken bij welke temperatuur zaden het beste kiemen. Slazaad kiemt in Nederland bijvoorbeeld bij 14-18 °C. Maar aan slazaad dat naar Spanje gaat worden andere eisen gesteld. Dit zaad zal bij een hogere temperatuur moeten kunnen kiemen.
De kiemtesten moeten voldoen aan de ISTA-normering. ISTA staat voor International Seed Testing Association. De ISTA geeft protocollen uit voor het testen van zaden onder optimale omstandigheden. Veel bedrijven zijn NAK-gecertificeerd. Zij mogen daarom zelf de controletesten uitvoeren.
Thermogradiënttafel.Bron Bejo Zaden.
Kiemtest in grond. Bron: Incotec.
Groen licht
Sommige zaden kiemen alleen in het donker. Om ze toch te kunnen testen en beoordelen, wordt groen licht gebruikt. Bron: Incotec
Sommige zaden zijn lichtkiemers. Een voorbeeld van zo’n lichtkiemer is sla. Andere zaden zijn donkerkiemers. Kool is daarvan een voorbeeld. Voor donkerkiemers mag er in de kiemcel geen licht komen. Maar er moet wel gewerkt worden. Daarom wordt gebruik gemaakt van groen licht. Planten kunnen hier niets mee en ervaren het als donker. Medewerkers kunnen er daarentegen gewoon hun werk in doen.
Vragen en opdrachten
1. Welke extra mogelijkheden hebben zaadbedrijven om op basis van de inwendige structuur een partij zaden te kunnen opwaarderen?
a. Kleine beschadigingen van de zaadhuid zijn te bekijken onder de microscoop
b. Met behulp van röntgen kan in het zaad worden gekeken, ook kan de hoeveelheid chlorofyl in het zaad worden bepaald
c. DNA-analyse geeft aan in welk ontwikkelingsstadium het zaad zich bevindt
d. Kiemtesten uitvoeren, waarbij gekeken wordt hoe de eerste kiemblaadjes zich ontwikkelen
2. Aan welke voorwaarden moet een partij zaden voldoen om te kunnen worden opgewaardeerd met behulp van röntgen?
a. De zaden moeten voldoen aan bepaalde minimum maten, omdat het X-ray apparaat anders niet genoeg vergelijkingsmateriaal heeft
b. Omdat met straling wordt gewerkt, mag deze techniek alleen in de sierteelt worden toegepast
c. De ouderlijnen moeten bekend zijn
d. Het zaad moet zijn geprimed en de zaadhuid liefst doorschijnend
3. Wat is de relatie tussen de hoeveelheid chlorofyl in zaad en het rijpheidsstadium van het zaad?
a. Hoe rijper het zaad, hoe minder chlorofyl in het zaad
b. Hoe ouder het zaad, hoe minder kiemkrachitg het zaad
c. Hoe meer chloropfyl in het zaad, hoe langer de houdbaarheid is van het zaad
d. Hoe rijper het zaad, hoe meer chlorofyl in het zaad
4a. Welke techniek kun je gebruiken om rijp en onrijp zaad van elkaar te scheiden?
4b. Waarom zou een zaadbedrijf willen sorteren op bladgroen in het zaad?
4c. Waarom wordt deze techniek altijd toegepast?
5. Embryoanalyse is alleen mogelijk
a. bij rijp zaad
b. bij zaad dat geprimed is
c. bij zaad met een hoge kiemkracht
d. nadat het zaad volledig gekiemd is.
6. Bij het primen van zaad wordt het zaad
a. gefermenteerd
b. gedesinfecteerd
c. geschoond en gesorteerd
d. in de eerste fase van kieming gebracht
7. Hoeveel % van een partij op het veld geoogst zaad zal na verschillende behandelingen (schonen en sorteren) uiteindelijk overblijven?
a. 25%
b. 50%
c. 80%
d. 90%
8. Geef voorbeelden van schadelijke en onschadelijke onzuiverheid
9. Kiemtesten moeten voldoen aan de ISTA normering. Wat is de betekenis van deze afkorting?
10. Geef aan of onderstaande bewering juist of onjuist is.
a. Kiemtesten moeten worden uitgevoerd door de NAK
b. Op een thermogradienttafel kan de relatie tussen kieming en temperatuur bepaald worden
c. Bij kiemproeven wordt vooral gekeken naar de kwaliteit van de zaadlobben
d. Kiemtesten moeten worden uitgevoerd op vochtig gedesinfecteerd filterpapier
e. Slazaad kiemt het beste bij 20-24 oC
f. De Toets Bruikbare Planten is opgesteld door de NAK
11. Wat is het nut van groen licht in een klimaatcel?
a. onrijpe zaden (met chlorophyl) kiemen dan beter.
b. Deze lichtkleur is noodzakelijk voor kieming
c. Bij deze kleur kunnen medewerkers genoeg zien om te werken
d. De kiemkracht van rijpe zaden is dan hoger.
Toets Bruikbare Planten
Planten groeien op het veld natuurlijk niet op onder optimale omstandigheden. Daarom is de ‘Toets Bruikbare Planten’ ontwikkeld. Deze toets geeft inzicht in de praktische bruikbaarheid van de planten en het zaad. Oftewel: Hoeveel zaden groeien in de praktijk uit tot bruikbare planten? De toets wordt uitgevoerd onder omstandigheden die vergelijkbaar zijn met de omstandigheden in de praktijk. De ontwikkeling van de plant in zijn geheel wordt beoordeeld. Hiervoor zijn richtlijnen omschreven door de NAK-tuinbouw in Roelofsarendsveen.
Vragen en opdrachten
Toets bruikbare planten
Planning: Voor deze opdracht ga je slaplanten zaaien en deze na ongeveer 14 dagen beoordelen.
Nodig: Zak potgrond, zaaibak (kan evt. ook met twee balkon-bloembakken van ca. 1 meter lang), twee partijen slazaad (koop twee verschillende zakjes bij het tuincentrum, 100 zaden per "partij").
Op de website van de Naktuinbouw kun je vinden hoe je een toets bruikbare planten uit kunt voeren voor sla. Zie link onderaan.
Op school heb je misschien geen klimaatcel, maar waarschijnlijk is er wel een ruimte waar de temperatuur ongeveer 18 graden is. Koop van twee verschillende slarassen een zakje zaden bij het tuincentrum. Zorg dat je van beide rassen 100 zaden hebt. Voer hiermee zo goed mogelijk de toets bruikbare planten uit. Zet je resultaten in het excelbestand. Zie link onderaan.
Woordenlijst
Necrosevorming: Een deel van het blad sterft af (en wordt dus bruin).
Cotylen: de eerste twee blaadjes van het slaplantje die boven de grond komen.
Bronnen:
Vragen
1. Voor wie is de Toets Bruikbare Planten bedoeld?
2. Waarom worden de plantjes in drie verschillende klassen ingedeeld?
3. Heb je een duidelijk verschil gevonden tussen de kwaliteit van de twee partijen zaad?
Zaad, coaten en pilleren
Precisiezaaien met gecoat zaad. Bron: Bejo Zaden.
Er worden hoge eisen gesteld aan de kieming van het zaad. Elk zaadje moet een sterk plantje opleveren. En het zaad moet machinaal gezaaid kunnen worden. Dit is precisiezaai. Om dit voor elkaar te krijgen, wordt het zaad soms gepilleerd of gecoat.
Coaten
Voor het coaten wordt een stof in een draaiende ketel met zaden gespoten. Dit kan bijvoorbeeld een kleurstof zijn, of een gewasbeschermende stof. Deze stof hecht zich aan de zaden. Bron: Incotec.
Coaten is het aanbrengen van een dun laagje over het zaad. Je noemt dit een film-coating. De zaden worden hiervoor in een draaiende ketel gebracht. In het midden van de ketel zit een schijf. Daarop wordt een vloeibaar middel met de coating gespoten. Door het snelle draaien komt deze vloeistof als een laagje over het zaad heen.
De coating kan bestaan uit gewasbeschermingsmiddelen. Veel onbehandelde, naakte, zaden krijgen een zaadbehandeling in de vorm van een coating met een fungicide. Deze fungiciden beschermen het zaad tijdens de kieming tegen kiem- en bodemschimmels. Ook voedingsstoffen of plantenhormonen worden aan het zaad meegegeven. Zo wordt de groei van het gewas gestimuleerd. Ook worden soms micro-organismen aan de coating toegevoegd om de weerstand van de plant te verhogen. Bacillus verhoogt bijvoorbeeld de droogtetolerantie. N-bindende bacteriën uit de wortelknolletjes geven de plant extra stikstof. Soms krijgt het zaad een gekleurde coating. Dat kan verschillende redenen hebben. Zo is het verplicht om zaad dat is behandeld met een insecticide een rode kleur mee te geven. Dit waarschuwt de gebruiker voor gevaar. Biologisch zaad krijgt een witte kleur.
Gepilleerde zaden krijgen soms een coating als afwerking.
Pilleren
Het pilleren van zaden gebeurt in een ronddraaiende trommel. Bron: Incotec.
Sommige zaden zijn zo klein dat het moeilijk is om ze gelijkmatig uit te zaaien. Bovendien kan zaad een erg onregelmatige vorm hebben. Daardoor is het lastig machinaal te verwerken. Een oplossing daarvoor is het pilleren van het zaad. Dit betekent dat er een laagje omheen gaat. Je spreekt van naakt zaad en gepilleerd zaad.
Vóór het pilleren worden de zaden in een roterende trommel gebracht. Daarin worden ze bevochtigd. Vervolgens wordt een fijn poeder in de trommel gespoten dat zich aan het bevochtigde zaad hecht. Het poeder bestaat uit een vulmiddel en een bindmiddel. Deze bewerking wordt herhaald totdat de gewenste grootte is bereikt. Daarna worden de pillen uit de trommel gehaald en gedroogd. Het zaad wordt afhankelijk van de zaadgrootte tussen de 1 en 100 keer vergroot. Het is gebruikelijk om één zaadje in een pilletje te verwerken. Maar ook de multipil komt voor. Er zitten dan bijvoorbeeld drie verschillende bloemzaadjes in één pil.
Bij een aantal gewassen wordt pilleren niet veel toegepast. Bijvoorbeeld bij koolsoorten en radijs. Deze gewassen hebben ronde zaden. De precisiezaai van het naakte zaad geeft dan geen problemen. Het andere uiterste bestaat ook: Soms wil men zoveel middelen en behandelingen op één zaadje, dat er niet genoeg ruimte voor is.
Dit overzicht laat zien wat er allemaal mogelijk is bij het pilleren van zaden. Bron: Incotec.
De zaden kunnen veel verschillende behandelingen ondergaan, zoals pilleren, coaten en kleuren. Soms is er gewoon te weinig ruimte op het zaadje! Bron: Incotec.
Goed voor het milieu
Met gecoat zaad kan het gebruik van gewasbeschermingsmiddelen 85 - 95% worden teruggebracht. Bron: Incotec.
Veel zaden worden behandeld met gewasbeschermingsmiddelen, zoals een insecticide. Daardoor kan het gebruik van deze stoffen met maar liefs 85 - 95% worden teruggebracht ten opzichte van traditionele spuitmethoden. De stoffen worden door de zaadbehandeling veel gerichter gegeven. De stoffen spoelen niet direct weg in de grond. De actieve stoffen worden vertraagd afgegeven, vaak gedurende het gehele groeiseizoen. De tuinder hoeft het gewas dus niet zo vaak te bespuiten. Bovendien komen mensen en dieren niet in aanraking met de middelen.
Vragen en opdrachten
1. Welke mogelijkheden zijn er om klein zaad zodanig te behandelen zodat dit regelmatig en machinaal gezaaid kan worden?
a. Primen
b. Coaten
c. Pilleren
d. Desinfecteren
2. Geef van onderstaande stoffen aan of deze kunnen worden toegevoegd op de zaden:
o Groeihormonen
o Gewasbestrijdingsmiddelen
o Kleurstoffen
o Geurstoffen
o Watermerk
o Bindmiddel
o Micro-organismen
o Stoffen die bepaalde genen activeren
o Stoffen die de weerstand van planten verhogen
o Vulmiddelen
o Desinfectiemiddelen
o Voedingsstoffen
3. Beschrijf het proces van pilleren en van coaten.
4. Welke voordelen zie je bij het toepassen van gecoat zaad?
a. Terugbrengen van hoeveelheid gewasbeschermingsmiddelen in de teelt
b. Ook toepasbaar in de voedingsmiddelen industrie
c. Kiemingspercentage is vele malen lager vergelijken met niet gecoat zaad
d. Op DNA niveau zie je een verbetering in de opbrengst van het gewas
5. Waarom wordt zaad gepilleerd? (meerdere antwoorden zijn goed)
a. Bij onregelmatige vorm van het zaad is machinaal zaaien moeilijk
b. Zo kunnen we de kiemkracht verhogen
c. Als er meerdere zaadjes in een pil zitten, heb je grote kans op kiem-succes
d. Sommige zaden zijn zo klein dat het moeilijk is om deze machinaal te zaaien
e. Het kan langer bewaard worden dan naakt zaad.
f. Zo kunnen we extra voedingsstoffen meegeven bij de kieming.
6. Geef aan of onderstaande bewering juist of onjuist is.
a. Coaten met een insecticide is verboden
b. Door coaten proberen we schade door kiemschimmels te voorkomen
c. Gepilleerd zaad wordt niet gecoat
d. Coaten doen we door zaad te dompelen in een bad met olie en middel
e. Door coaten verhogen we de kiemkracht
f. Gecoat zaad met gewasbeschrmingsmiddel beperkt tijdens teelt het gebruik van deze middelen
g. Precisiezaai is alleen mogelijk met gepilleerd zaad
h. Gecoat zaad met een herbicide beperkt de onkruidgroei
i. Het zaad van lichtkiemers kan nooit gecoat worden
7. Zet de onderstaande behandeling in volgorde van dikte (laag) op het zaaizaad:
pilleren - coaten – naakt zaad – encrusteren
8. Welk zaad wordt altijd rood gekleurd?
a. Als er plantenhormonen in de coating zitten
b. Als de coating micro-organismen (zoals Bacillus) bevat
c. Als de coating een insecticide bevat
d. Zaad van tweede kwaliteit
Zaadfysiologie
De veredelingsbedrijven werken voortdurend aan het verhogen van het kiempercentage en een gelijkmatige kieming. Kennis van zaadfysiologie, de processen die zich in het zaad afspelen, is belangrijk. Het afrijpen en de kieming in het zaad zie je namelijk niet aan de buitenkant van het zaad en dat is een probleem. Met laser of met röntgen kan in het zaadje worden gekeken en worden gevolgd hoe het embryo zich ontwikkeld.
Ook al zijn de omstandigheden prima, dan nog kan niet elk zaad kiemen, het is in kiemrust. In het algemeen komt dit door het plantenhormoon abscisinezuur. Dit hormoon moet eerst worden afgebroken. Andere hormonen, gibberellinen, worden aangemaakt. Deze bevorderen de kieming van het zaad.
Er zijn nogal wat soorten van kiemrust die allemaal op een andere manier doorbroken kunnen worden. Soms moet de zaadhuid gedeeltelijk verteerd worden zodat water kan worden opgenomen. Dit kan door beschadigen, of in de natuur door brand of bevriezen.
Het meest komt fysiologische kiemrust voor. Dat komt bij vrijwel alle pas geoogste zaden voor. Deze vorm van kiemrust verdwijnt langzaam bij bewaring. Het is te doorbreken door temperatuurbehandelingen. Een voorbeeld hiervan is stratificeren: het vochtig en koud bewaren van zaad. Als de omstandigheden dan gunstig zijn, warmte en licht, kan het zaad gaan kiemen.
Het zaad is ontstaan in het zaadbeginsel. Het zaadje bevat een embryo en reservevoedsel. Als je het zaadje openmaakt zie je vaak al een miniplantje zitten, compleet met blaadjes, stengel en wortel.
Kieming bestaat uit drie fasen: de eerste daarvan heet imbibitie, het zaad neemt water op. Het zaad zwelt op en aan de buitenkant is verder niets te zien. Tijdens de tweede fase starten binnenin het zaad een aantal processen op. Onder invloed van hormonen worden enzymen geactiveerd die het reservevoedsel, zetmeel, afbreken tot suikers die het embryo kan gebruiken. In de derde fase komt de wortel naar buiten. Zolang het gekiemde zaad nog niet boven de grond is, heeft het nog geen fotosynthese en is afhankelijk van het reservevoedsel in het zaad. Eenmaal boven de grond volgen de eerste blaadjes. Van het verloop in fasen maken de zaadbedrijven gebruik bij priming.
Een zaad dat lang bewaard wordt gaat langzaam in kiemkracht achteruit. Weliswaar staat de stofwisseling op een laag pitje, maar langzaam maar zeker verbruikt het zaadje energie. Meestal is na een aantal jaren de kiemkracht sterk teruggelopen. Kiemtesten onder stressvolle situaties, in de praktijk, buiten op het veld, geven andere resultaten dan laboratoriumkiemtesten. Het begrip vigour is ingevoerd. Een partij met een hogere vigour presteert beter. Om de vigour te bepalen wordt dus ook getest onder praktijkomstandigheden.
Primen
Vaten waarin de priming van zaden plaatsvindt. Bron: Seed processing Holland
De productiekosten van sommige rassen zijn zo hoog dat men het liefst 100% kieming wil. Ook wil men dat al het zaad gelijkmatig kiemt. Om dit te bereiken wordt een methode toegepast die “primen” wordt genoemd. Daarbij doorloopt het zaad al een aantal stadia van de kiemprocessen. De methode wordt vooral in de tuinbouwsector toegepast.
Primen heeft een tweeledig doel. Ten eerste heeft het een snellere en meer uniforme kieming tot gevolg. Ten tweede kan het een rol spelen bij het doorbreken van de kiemrust. Wanneer bij bijvoorbeeld tomaat de temperatuur voor het kiemen te hoog of te laag is, geeft geprimed zaad een betere kieming.
Het primen van zaden verloopt als volgt. De zaden worden in een vloeistof, een osmoticum, gebracht. Dat zorgt ervoor dat de zaden voldoende water kunnen opnemen om de interne kiemprocessen op gang te brengen. Nog voordat de wortel uit het zaad komen, wordt het kiemproces gestopt en worden de zaden teruggedroogd. Het zaad is nu voorgekiemd.
Een partij zaden die zo behandeld is, is gelijkgeschakeld en zal vlot en gelijkmatig kiemen. Nadeel van het primen van het zaad is dat het zaad een stuk minder lang houdbaar wordt. Primen gebeurt dus voordat het zaad daadwerkelijk verkocht wordt aan de boeren en tuinders.
Primen van slazaad
Gepilleerd zaad (split pill) met een priming behandeling kiemt ook bij een hogere temperatuur. Bron: Incotec.
Het primen van zaad doorbreekt de kiemrust. We nemen sla als voorbeeld.
Normaal kiemt sla tot bijna 100% bij een temperatuur van 14 - 18 °C. Sla kiemt echter slecht bij hoge temperaturen en in het donker. Steeds meer bedrijven pilleren het zaaizaad. Hierdoor wordt het zaad afgesloten van het licht. Het primen van het slazaad kan dit probleem ondervangen. De eerste kiemingsprocessen hebben dan immers al plaatsgevonden. Door het primen is de kiemtemperatuur bovendien verhoogd tot wel 32 °C. In warmere landen, zoals Spanje, kan dit zaad nu ook goed worden gebruikt.
Vragen en opdrachten
1. Welke hormonen spelen een rol bij de kieming van zaden? Hoe beïnvloeden deze hormonen de kieming?
2. Welke ontwikkelingsfasen kun je onderscheiden bij de kieming van zaden? Beschrijf wat er gebeurt tijdens elke fase.
3. Welke vormen van kiemrust kun je onderscheiden?
4. Hoe wordt in landen met een gematigd klimaat, zoals West-Europa, in de natuur de kiemrust van zaden vaak doorbroken?
5. Hoe komt het dat het geprimende zaad van sla bij een hogere temperatuur een hoog kiemingspercentage laat zien?
6. Leg uit de het primen van zaad een oplossing biedt voor zaad dat bij een hogere temperatuur moet kiemen dan de optimale temperatuur voor dit zaad.
7. Noem 2 redenen om zaden te primen.
8. Wanneer wordt zaad geprimd?
a. direct na de oogst
b. voor het coaten van het zaad
c. tijdens het pilleren van het zaad
d. vlak voordat het verkocht wordt
9. Door sla-zaad te primen (meerdere antwoorden goed)
a. heb je een hoger kiemingspercentage
b. doorbreek je de kiemrust
c. kan het ook bij hogere tempraturen goed kiemen
d. kan het ook in donker kiemen
Verwerking van zaden
Als de zaden geoogst en bewerkt zijn, worden ze verder verwerkt binnen het bedrijf. Ze worden verpakt, opgeslagen en naar klanten vervoerd. Daarbij is Tracking en tracing - het ‘volgen’ van de partijen - erg belangrijk. Gebruik van technologische middelen als barcodes. De nieuwste ontwikkeling is dat een partij een chip meekrijgt die simpel uitgelezen kan worden.
Zaad wordt binnen een zaadbedrijf van begin tot eind gevolgd. Met behulp van een chargenummer of lotnummer is precies na te gaan welke bewerkingen het zaad heeft ondergaan. Maar ook andere gegevens zijn daarmee bekend. Wat de labresultaten zijn geweest. Wat de resultaten zijn van de kiemproeven. En van welke ouderlijnen het zaad afkomstig is. Als er iets mis is met een partij, kun je dit gemakkelijk nagaan in de administratie. Zo kunnen de oorzaken van een probleem snel worden achterhaald en kan het probleem worden opgelost.
Zaden verpakken en vervoeren
De professionele zaadbedrijven slaan het zaad op in speciaal daarvoor geconstrueerde zaadopslagruimtes. In deze ruimtes wordt de temperatuur en de relatieve luchtvochtigheid gecontroleerd. Dit garandeert een zo lang mogelijke levensduur van het zaad.
De zaden moeten uiteindelijk uiteraard bij de klant terecht komen. Daarvoor wordt een afgepaste hoeveelheid afgewogen of uitgeteld, verpakt en vervolgens verstuurd. Het afwegen of uittellen en het verpakken gebeurt in de verpakkingslijn. Deze wordt aangestuurd door een procestechnicus. Daarna zorgt de logistiek voor de distributie van het product.
Geklimatiseerde zaadopslag. Bron: Bejo Zaden B.V.
Opslag van kleine partijen zaad. Bron: Bejo Zaden B.V.
Vragen en opdrachten
1. Bedenk wat de gevolgen kunnen zijn, wanneer partijen zaad niet goed zijn gecodeerd of zelfs door elkaar worden gehaald.
2. Vul de hieronder genoemde woorden op de juist plaats in de tekst in.
chargenummer, chip, barcode, tracking en tracing
Het volgen van een partij zaad binnen het zaadbedrijf wordt ......... genoemd. Daarbij kan gebruik gemaakt worden van een ......... . Dan is precies na te gaan welke behandelingen het zaad heeft ondergaan Voor het volgen van een partij zaad wordt gebruikt gemaakt van een ......... . De nieuwste ontwikkeling is dat de partij een ......... meekrijgt.
3. Welke 2 klimaatsfactoren zijn bij de opslag van zaad van het grootste belang?
a. licht en temperatuur
b. licht en CO2-gehalte
c. luchtbeweging en zuurstof
d. temperatuur en luchtvochtigheid
Eindtoets
Toets: Zaden testen en behandelen
Start
Vragen Biology of plants: zaden
Vragen bij Biology of plants, blz 532-536.
1 Noem drie vormen waarin reservevoedsel kan worden opgeslagen in zaden.
2 Noem twee plekken waar het reservevoedsel kan worden opgeslagen in zaden.
3 Wanneer wordt gesproken van "dormant seeds"?
4 Waarom is dormancy nuttig voor planten?
5 Waarom kan dormancy vervelend zijn voor veredelaars/telers?
6 Geef enkele verschillen aan tussen de kieming van een boon en een erwt.
7 Geef kort de functie aan van:
- Endosperm
- Radicle
- Apical meristem
- Coleoptile
- Cotyledons
Veredelingsdoelen
Veredelen doe je om planten met betere eigenschappen te maken. Maar wat verstaan we onder betere eigenschappen?
Voordat de veredelaar begint, bedenkt hij hoe zijn ideale plant eruit ziet. Stel je eens een plant voor die veel mooie bloemen maakt. En lekkere vruchten draagt. En bovendien eetbare knollen vormt. En ook nog bestand is tegen allerlei ziekten en plagen. Voordat je aan het kruisen gaat, is het belangrijk om vast te stellen wat je doelen zijn. Deze doelen worden in sterke mate bepaald door de klant van de veredelaar, in de meeste gevallen de teler. Eigenschappen die de teler belangrijk vindt, zijn voor de veredelaar ook belangrijk. Men gaat ook een stap verder en neemt de wensen van de consument mee. Waar de teler in eerste instantie denkt aan een hoge opbrengst en zo weinig mogelijk problemen in de teelt, zal de consument eerder denken aan eigenschappen als de smaak.
Bekijk dit filmpje waarin Laura vertelt over haar veredelingsdoelen in chrysant!
Welke plant is de beste? Om slimme kruisingen te verzinnen en om de juiste plant te selecteren, is het heel belangrijk om eerst te bedenken wat je doel is! Bron: Nick van Rosmalen.
Hoe stel je als veredelaar vast welke doelen in jouw gewas van belang zijn? Meestal is een groot deel van deze kennis al binnen het bedrijf aanwezig. Het is echter belangrijk om continu te volgen wat er leeft in de praktijk. Een van de manieren om dat te doen is het regelmatig bezoeken van en praten met telers. Zij kennen vaak het beste alle problemen die bij een teelt horen.
Voorbeelden van veredelingsdoelen
Het testen van de bakkwaliteit van verschillende aardappelklonen. Een te bruine kleur van de friet is niet gewenst. Bron: CAH Vilentum.
Welke veredelingsdoelen het meest belangrijk zijn, verschilt natuurlijk per gewas. Hier een opsomming van enkele veel voorkomende veredelingsdoelen.
1. Opbrengst. Veel tonnen per hectare of veel bloemen per vierkante meter per jaar. Dit doel staat vaak nog op nummer een. De wijze waarop een teler wordt uitbetaald, bepaalt hoe dit doel omschreven wordt. Voor suikerbieten gaat het bijvoorbeeld niet alleen om het gewicht, maar ook om het suikergehalte en de hoeveelheid grond die meekomt met de oogst.
2. Resistentie tegen ziekten en plagen. Planten, die ziek worden of sterven, kunnen een teler veel geld kosten. Gelukkig kunnen planten de eigenschap hebben dat ze minder of zelfs niet vatbaar zijn voor een ziekte. Dit noem je resistentie. De teler is vaak minder geld kwijt aan gewasbescherming of opbrengstverlies, als het ras dat hij teelt resistent is tegen bepaalde ziekten en plagen.
3. Kwaliteit. Het kan hierbij gaan om de geschiktheid om de aardappel te gebruiken voor de productie van friet of chips, om de smaak van een tomaat of om de houdbaarheid van een bloem.
4. Teeltkosten. Oude suikerbietenrassen hadden meerdere zaadjes aan elkaar vastgeplakt. Hierdoor moest de teler de planten na het zaaien uitdunnen. Gelukkig bestaan er nu zaden die direct één plantje opleveren. Zo zijn er tal van raseigenschappen die de teelt goedkoper of duurder kunnen maken.
5. Tolerantie voor slechte omstandigheden. Denk hierbij aan rassen die beter bestand zijn tegen hitte, koude, droogte of verzilting.
6. Oogstmoment/vroegheid. Vaak is het prettig als rassen vroeg geoogst kunnen worden. Soms krijgt men vroeger in het seizoen een hogere prijs. Ook kan het gunstig zijn als het volgende gewas eerder gezaaid kan worden.
7. Sierwaarde. Een mooie kleur bloem, een grote bloem of extra veel bloemen. Maar ook het blad en de vorm van de plant bepalen mede wat de sierwaarde van een plant is.
8. Voldoet aan wensen van de consument. Het wordt steeds belangrijker om als veredelaar te weten wat de consument wil
Verbanden tussen verschillende eigenschappen
Verschillende eigenschappen kunnen verband houden met elkaar. Een heel vroeg ras heeft bijvoorbeeld vaker een lagere opbrengst dan een laat ras. In dit soort gevallen spreekt men van correlatie. Het kan lastig zijn als een positieve eigenschap gecorreleerd is met een negatieve eigenschap. Een plant die op het ene punt heel goed heel scoort, zal in dit geval op het andere punt minder goed scoren. De verdelaar zal in dit geval dus een afweging moeten maken.
Negatieve correlatie tussen opbrengst en vroegheid. Elk punt in de grafiek is een ras. Op de verticale as staat de opbrengst ten opzichte van een gemiddeld ras (100). De rassen die hoog (bv 120) scoren, hebben een hoge opbrengst. Op de horizontale as staat de vroegheid ten opzichte van en gemiddeld ras (100). Een ras met een score van 120 is dus zeer vroeg. Zoals je in de grafiek kunt zien, hebben de rassen met een grotere vroegheid gemiddeld een lagere opbrengst. Dit komt onder andere doordat de vroege rassen minder tijd hebben om te groeien. Een veredelaar kan een extreme vroegheid en een recordopbrengst dus niet verenigen in een ras. Bron: CAH Vilentum
Vragen/opdrachten veredelingsdoelen
1. Verzin drie belangrijke veredelingsdoelen voor een chrysant.
2. Verzin drie belangrijke veredelingsdoelen voor een paprika.
3. Een veredelaar merkt dat het moeilijk is om een ras te ontwikkelen dat én zeer compact is én een groot aantal bloemen per vierkante meter per jaar produceert. Met welk verschijnsel zou dit te maken kunnen hebben?
4. Waarom zal er nooit een einde komen aan veredeling? Geef drie redenen
LES 2 Basiskennis genetica
We frissen voor de zekerheid wat zaken op die waarschijnlijk in de biologieles al behandeld zijn. Je kunt eventueel ook gebruik maken van andere bronnen, zoals deze link:
Erfelijkheidsleer op Bioplek
Deze website kun je gebruiken om je kennis over erfelijkheid op peil te brengen!
Erfelijke eigenschappen
De erfelijke eigenschappen van een pIant liggen opgeslagen in de kern van elke cel. Het erfelijk materiaal ligt daar op de chromosomen. Deze chromosomen zijn lange ketens van erfelijk materiaal.
In een normale celkern is elk chromosoom twee keer aanwezig. We noemen deze cellen 2n of diploïd. Erfelijke eigenschappen worden bepaald door de genen die op de chromosomen aanwezig zijn. Genen zijn stukken van de chromosomen die coderen voor de verschillende eigenschappen van de plant. Elk van de genen van een genenpaar wordt een allel genoemd.
Het aantal chromosomen verschilt per organisme. Zo bevat de celkern van een zonnebloem 17 paar chromosomen en die van een tomaat 12. Van elk paar is één chromosoom afkomstig van de vader en één van de moeder.
De geslachtscellen bij een plant zijn het stuifmeel in de meeldraden en de eicel in het vruchtbeginsel. Hierin komen de chromosomen enkel voor, n of haploïd. Dit is het gevolg van de zogenaamde meiose, de reductiedeling. Tijdens dit proces ontstaan uit diploïde (2n) cellen haloïde (n) cellen.
Bij een bevruchting versmelten de twee kernen van de geslachtscellen en komen de twee chromosomen bij elkaar.
Dominant of recessief
Een dominante kleur
Wanneer een plant van zijn vader en van zijn moeder voor één eigenschap twee verschillende genen erft, is het mogelijk dat het ene gen tot uitdrukking komt en het andere onzichtbaar blijft. Het gen dat tot uitdrukking komt noemt men dominant, het gen dat “onderdrukt” wordt noemt men recessief. Genetische eigenschappen die dominant of overheersend zijn worden aangegeven met een hoofdletter, bijvoorbeeld A. De eigenschappen die recessief zijn en dus worden overheerst, geef je aan met een kleine letter, a.
Wanneer een plant voor een eigenschap twee dezelfde allelen heeft, is deze homozygoot voor de eigenschap. Dit kan zijn AA of aa. Als een plant twee verschillende allelen heeft voor een eigenschap, is deze heterozygoot: Aa. Alle erfelijke eigenschappen van een plant geven het genotype van die plant.
Genotype en fenotype
kleur ogen
De erfelijke eigenschappen en of deze dominant of recessief zijn, bepalen dus voor een groot gedeelte hoe de plant eruit gaat zien. Welke erfelijke eigenschappen een plant met zich meedraagt, noemt men het genotype van de plant.
De erfelijkheid bepaalt echter niet precies hoe een plant eruit gaat zien. Ook de groeiomstandigheden spelen een rol. Krijgt de plant veel of weinig licht? Is het warm of koud? Hoe de plant er uiteindelijk uit gaat zien, noemt men ook wel het fenotype. Het fenotype wordt bepaald door de erfelijke eigenschappen van de plant (het genotype) en het milieu.
Generaties
P, F1 en F2
Een kruising tussen twee planten begint met de ouders. Deze noem je de P-generatie. De nakomelingen van deze kruising is de F1-generatie. De volgende generatie is de F2. Bij planten kan de F2 ook ontstaan na zelfbestuiving van planten uit de F1.
Bij een monohybride kruising wordt slechts gelet op de overerving van één eigenschap. Bij een dihybride kruising zijn twee genenparen betrokken.
Kruisingsvraagstuk
Welke kleur hebben de bloemen van de planten die deze kruising oplevert? Bron: CAH Vilentum.
Bij erwten is het allel voor paarse bloemen (A) dominant over het allel voor witte bloemen (a). Stuifmeel van een witte erwtenplant wordt gebracht op de stempel van een paarse erwtenplant die homozygoot is voor de bloemkleur. De planten in de F1 worden onderling bestoven.
Welke kleur hebben de planten in de F2? Hoe groot is de kans voor elke bloemkleur?
We gaan dit vraagstuk in stappen oplossen:
Wat zijn de genotypen van de ouders?
AA x aa
Welke allelen bevatten de geslachtscellen?
A a
Welke mogelijkheden bestaan er voor de versmelting?
Uitsluitend Aa
Wat is het fenotype van de F1-plant?
100% paars
F1-planten worden onderling bestoven
Aa x Aa
Wat zijn de allelen van de F1-planten?
A of a A of a
Om dit overzichtelijk te schrijven gebruiken we een kruisingsschema:
Er zijn dus vier verschillende mogelijkheden voor de versmelting van een eicelkern met een stuifmeelkern. Elke mogelijkheid heeft een even grote kans om voor te komen, 25%. Het fenotype van de planten AA en Aa is paars omdat paars dominant is.
Verhoudingen
Het genotype bij de F2-generatie, geeft de volgende verhouding:
AA : Aa : aa
1 : 2 : 1
Het fenotype van de F2-generatie, geeft de verhouding:
Paars : wit
3 : 1
Testkruising
Aan de buitenkant van een plant is niet te zien of een plant homo- of heterozygoot is voor een eigenschap. Bij een testkruising, ook wel testcross genoemd, kruis je zo’n plant met de homozygote recessieve ouder. Aan de hand van de nakomelingen kun je beredeneren wat het genotype van de ouder moet zijn geweest.
Voorbeeld: paars x wit
Twee verschillende paars bloeiende planten worden gekruist met een wit bloeiende plant.
Paars1 x wit Paars2 x wit
AA x aa Aa x aa
F1 combi 1: 100% Aa (paars) F1 combi 2: 50% Aa (paars) 50% aa (wit)
Bij dit voorbeeld zien we in de F1 twee mogelijkheden: uitsluitend paarse bloemen of een uitsplitsing in 50% witte en 50% paarse bloemen. In het eerste geval is de conclusie dat de ouder Paars1 het genotype AA (homozygoot dominant) was. In het tweede geval is de conclusie dat ouder Paars2 heterozygoot moet zijn geweest (Aa). Door op deze manier dingen te testen en te puzzelen, kun je meer te weten komen over het genotype van je kruisingsouders.
Vragen/opdrachten basiskennis genetica
1) Ga ervan uit dat de kleur rood dominant is over wit.
Een plant met rode bloemen wordt gekruist met een plant met witte bloemen. 50% van de nakomelingen is wit, 50% van de nakomelingen is rood. Noteer het genotype van beide ouders en beide soorten nakomelingen.
2) Een homozygoot dominante plant (rode bloemen) wordt gekruist met een homozygoot recessieve plant.
a) Welke genotypen zien we in de F1-generatie? Welke kleur heeft elk genotype?
b) Welke genotypen zien we in de F2-generatie? Welke kleur heeft elk genotype?
Vragen Biology of plants: bevruchting
Vragen bij Biology of plants, blz 472-473
1.Wat is endosperm en waardoor is dit 3n?
2.Waarom wordt wel gesproken van een “dubbele bevruchting”?
3. Geef de het Nederlandse woord voor:
- pollen grain
- stigma
- fertilization
- anther
LES 3: Vervolg genetica en genetische bronnen
Vragen bij Biology of plants, blz 152-173.
1. Vertaal de volgende woorden:
- heredity
- independent assortment
- linkage
2. Een plant met het genotype PpRr wordt zelfbestoven. Ga uit van dominante overerving en geen koppeling tussen de eigenschappen. P. = paarse bloem. pp = witte bloem; R. = resistent, rr = vatbaar.
a. Leg uit waarom er wel P. wordt geschreven, maar niet p.
b. Teken een tabel om de verhouding tussen de verschillende genotypen die ontstaan te bepalen.
c. Welk deel van de planten heeft als fenotype resistent en witte bloem?
3. Leg uit waardoor koppeling tussen eigenschappen ontstaat.
4. Leg uit wat crossing over inhoudt.
5. Waardoor kan het gebeuren dat eigenschappen niet "normaal" overerven, maar steeds van moeder op dochter? (Maternal inheritance).
Genetische variatie
Genetische variatie: enorme verschillen in kleur, taklengte, bloemmaat en nog veel meer eigenschappen. Dit zijn moderne Phalaenopsisrassen in de showkas van een veredelaar. Bron: Anthura BV.
Om nieuwe rassen te ontwikkelen, is genetische variatie nodig. Hieronder vind je informatie over verschillende bronnen van genetische variatie waarvan een veredelaar gebruik kan maken.
Men kan verschillende soorten planten gebruiken om mee te kruisen. Gebruik je moderne rassen van jezelf of van andere bedrijven, dan hebben die meestal veel goede eigenschappen, maar ze lijken wel veel op elkaar: de hoeveelheid variatie is beperkt. Bij het gebruik van oudere rassen, heb je de beschikking over soms interessante eigenschappen. Qua opbrengst blijven ze echter vaak duidelijk achter op moderne rassen.
In dit filmpje vertelt Anne hoe ze genetische variatie zoekt om tomaten lekkerder te maken!
Wilde verwanten
Soms bestaat de soort, of een verwant ervan, ook nog in het wild. Deze wilde verwanten kunnen veel interessante eigenschappen bevatten, maar ze bezitten ook veel negatieve eigenschappen die de veredelaar kwijt moet zien te raken.
Negatieve eigenschappen voor de veredelaar zijn vaak nuttige eigenschappen voor de plant in de natuur. De veredelaar wil een lekkere krop sla zonder stekels, maar om in de natuur te overleven is een bittere smaak en een gestekeld blad weer handiger. Om graan goed te kunnen oogsten, moeten de korrels er niet te snel afvallen. In de natuur is het juist belangrijk dat zaden zich zo goed mogelijk verspreiden. In de natuur zijn vaak andere eigenschappen nuttig die de veredelaar graag liever kwijt is.
Wilde variant van de komkommer uit India. Bron: Centrum voor Genetische Bronnen Nederland, Wageningen UR.
Wilde soort Phalaenopsis. Het aantal bloemen is klein en de bladeren zijn groot. Toch kan deze plant interessant zijn voor de veredelaar vanwege de unieke bloemkleur. Bron: Nick van Rosmalen.
Landrassen
Landrassen zijn oude rassen die meestal niet meer geteeld worden, bijvoorbeeld omdat ze minder opbrengen dan recent ontwikkelde rassen. Voor de veredelaar kan dit materiaal interessant zijn om mee te kruisen. Er kunnen interessante eigenschappen in zitten. Het aantal negatieve eigenschappen in landrassen is meestal veel minder groot dan in de beschikbare wilde soorten.
Landras van een komkommer. Bron: Centrum voor Genetische Bronnen Nederland, Wageningen UR.
Een oud Phalaenopsisras. Het aantal bloemen is acceptabel, de bloemvorm is echter nog niet vol genoeg. Bron: Nick van Rosmalen.
Terugkruisen
Ondanks de negatieve eigenschappen die meestal aanwezig zijn, kunnen wilde planten en landrassen toch een interessante bron zijn om mee te kruisen. Er kunnen bijvoorbeeld resistenties tegen allerlei ziekten in zitten. Een manier om de positieve eigenschappen te behouden en de negatieve eigenschappen kwijt te raken is het zogenaamde terugkruisen. Hierbij wordt een kruising tussen een ras en een wilde plant steeds “teruggekruist” met een modern ras, totdat de meeste negatieve eigenschappen verdwenen zijn. Door slim te selecteren, blijven de positieve eigenschappen, zoals resistenties, behouden.
Genenbanken
Er bestaan in verschillende landen verzamelingen van planten waarmee een veredelaar eventueel kruisingen kan maken. Omdat het gaat om de speciale erfelijke eigenschappen van deze planten, noemt men deze verzamelingen genenbanken. De verzameling bestaat vaak uit zaden van allerlei nieuwe, maar ook hele oude rassen. Zelfs wilde verwanten van de landbouwgewassen kan men er vinden. De meeste genenbanken zijn gespecialiseerd in enkele gewassen waarvan ze een groot aantal “nummers” of “accessions” in stand houden.
Een veredelaar kan online zoeken in de collectie en eventueel materiaal bestellen. Ook jij kunt rondkijken in een genenbank:
http://www.cgn.wur.nl/applications/cgngenis/
http://applicaties.wageningenur.nl/applications/cgngenis/default.aspx
Deze link verwijst naar de genenbank in Wageningen, het Centrum voor Genetische Bronnen Nederland. Hier heeft men onder andere een grote collectie van sla, aardappel en tarwe.
Vragen/opdrachten genetische variatie
2. Zoeken in de genenbank, zie vraag a t/m e
a. Hoeveel verschillende typen (accessions) van sla (Lettuce) zijn er beschikbaar bij het CGN?
b. Noem drie verschillende soorten (species) in het geslacht (Genus) Lactuca (sla).
c. Kies genus: Lactuca en soort: sativa. Klik nu op "show available traits for this selection". Noem 4 ziekten/plagen waartegen je naar resistentie zou kunnen zoeken in deze genenbank.
d. Probeer nu in de genenbank resistentie te vinden tegen Bremia. Noteer drie interessante CGN-nummers.
e. Probeer nu ook resistentie te vinden tegen CMV (komkommermozaikvirus) in komkommer (Cucumber). Noteer drie CGN-nummers die je zou willen bestellen.
LES 4: Stappen van een veredelingsprogramma
Vers bestoven bloem van een aardappel. Door kennis over erfelijkheid slim toe te passen, kun je goede kruisingen verzinnen. Bron: CAH Vilentum.
Als je hebt bepaald wat de veredelingsdoelen zijn en je hebt de juiste kruisingsouders verzameld, is het tijd voor de volgende stap. Hoe kun je al die planten met interessante eigenschappen gebruiken om een nieuw ras te ontwikkelen? De basis die je hierbij zult gebruiken, is de genetica zoals eerder besproken. Veredelingsmethoden zijn eigenlijk niets anders dan een slimme toepassing van deze kennis.
Verschillende groepen gewassen
Bij kruisbestuivers kan het nodig zijn om planten af te schermen tegen ongewenste bestuivers, zoals binnenvliegende bijen. Bij een strikte zelfbestuiver zou dit niet nodig zijn. Bron: Kieft Seeds.
Voor verschillende soorten gewassen, zijn verschillende veredelingsmethoden beschikbaar. De gewassen worden in groepen verdeeld naar de manier waarop ze worden vermeerderd. Dit is zo omdat het belangrijk is dat alle planten in een ras precies hetzelfde zijn. Hoe je dit bereikt, hangt af van de manier van vermeerderen. De groepen waarmee we werken zijn:
• Vegetatief vermeerderde gewassen. Dit zijn de gewassen die niet door middel van bloemen en zaden worden vermeerderd, maar door middel van bijvoorbeeld stekken, knollen, bollen of weefselkweek. Voorbeelden van vegetatief vermeerderde gewassen zijn: aardappel, Phalaenopsis, chrysant, enz.
• Zelfbestuivers. Dit zijn de gewassen waar de planten zichzelf bestuiven. Sommige gewassen doen dit heel strikt, andere gewassen voor een groot deel. Voorbeelden van zelfbestuivers zijn: sla, boon, en tarwe.
• Kruisbestuivers. Dit zijn de gewassen waar planten zichzelf niet of nauwelijks bestuiven. In een gewas wordt de ene plant bestoven door de andere plant. Op het veld waarop zaden worden geteeld, bestuiven planten elkaar. Voorbeelden van kruisbestuivers zijn kool en mais.
• F1-hybriden. Dit zijn rassen die ontstaan door een vaderlijn met een moederlijn te kruisen. Om een ras in stand te houden, worden dus twee ouderlijnen aangehouden. Door deze ouderlijnen met elkaar te kruisen, produceert men de zaden van het ras.
Stabiel en uniform
Deze planten hebben veel overeenkomsten maar zijn niet exact identiek. Dit lijkt geen probleem maar het zal wel betekenen dat ze niet tegelijkertijd afleverbaar zijn. In de loop van het veredelingsproces zal hieraan nog gewerkt worden. Bron: Kieft Seeds.
Twee van de eisen die aan een ras gesteld worden, is dat het uniform en stabiel moet zijn.
Uniform betekent dat alle planten binnen het ras precies hetzelfde zijn.
Stabiel betekent dat het ras er elk jaar hetzelfde uitziet.
Voor de veredelaar betekent dit met name dat de planten binnen een ras allemaal dezelfde erfelijke eigenschappen moeten hebben. Voor de verschillende groepen gewassen gebeurt dit stabiel en uniform maken op verschillende manieren.
Ouders kiezen
De keuze van de kruisingsouders is heel bepalend voor wat een kruising oplevert. De nakomelingen van een kruising, bezitten meestal voor een deel de eigenschappen van de vader en voor een deel die van de moeder. Normaal gesproken moeten dus alle eigenschappen die je in een ras wilt combineren aanwezig zijn in een van de ouders. Verder is het belangrijk om het aantal ongewenste eigenschappen in de ouderplanten beperkt te houden. Ongewenste eigenschappen in de kruisingsouders zul je ook terugzien in de nakomelingen. Dat betekent dat je een groot deel van de nakomelingen weg kunt gooien als er te veel ongewenste eigenschappen in de kruisingsouders aanwezig waren.
Kruisen en selecteren
Na het zorgvuldig kiezen van de ouders, kan de veredelaar kruisingen gaan maken. Het stuifmeel van de ene plant wordt hierbij gebruikt om een andere plant te bestuiven. Op de videos zie je hiervan enkele voorbeelden.
Selecteren: welke van deze unieke zaailingen is de beste plant? In dit geval zal gelet worden op kenmerken zoals aantal takken, aantal bloemen, kleur en bladstand. De meest interessante planten worden "geselecteerd" en voorzien van een oranje label. Bron: Anthura BV.
Wanneer een veredelaar twee planten met elkaar heeft gekruist, komen daar (direct of na nog een generatie zelfbestuiven) vaak veel planten uit. Afhankelijk van het gewas kunnen de verschillen tussen deze planten groot of juist heel klein zijn.
Een belangrijke stap die nu volgt is het selecteren. Een veredelaar heeft nooit genoeg ruimte om alle planten die hij heeft, plus hun nakomelingen, te bewaren. Het gaat uiteindelijk enkel om de meest interessante planten. Deze moet de veredelaar zien te vinden en markeren, bijvoorbeeld met een fel gekleurd steeketiket.
Het is altijd moeilijk om te bepalen welke planten mogen blijven en welke planten afgevoerd worden. Er zijn altijd heel veel planten die veel interessante eigenschappen hebben, maar het net niet zijn. Moet men deze selecteren of niet? Een moeilijke vraag. Men zegt daarom ook wel: "Veredelen is de kunst van het weggooien."
Terugkruisen
Er bestaat een manier om van een groot aantal negatieve eigenschappen in een kruisingsouder af te komen. Dit kan bijvoorbeeld nodig zijn om een interessante eigenschap uit een wilde plant te kunnen halen. Stel je voor dat je een slaras wilt maken met daarin een dominant overervende resistentie tegen een ziekte uit een wilde plant. De wilde plant smaakt vies en heeft stekelige smalle bladeren. Het ras moet een mooie krop vormen. Hoe gaan we dan te werk?
Om te beginnen kruis je de wilde plant met een goed slaras. Alle planten die hieruit komen zullen resistent zijn, maar er zullen geen mooie, lekkere kroppen gevormd worden.
Daarom kruisen we deze F1 weer met een goed slaras. De planten die uit deze kruising komen, zullen al iets meer op een behoorlijke slaplant lijken. Een deel van de planten is de resistentie echter kwijtgeraakt. Daarom toetsen we op resistentie. De planten die niet resistent zijn, gooien we weg.
Omdat de planten nog te veel slechte eigenschappen van de wilde ouder hebben, kruisen we nogmaals met een goed slaras. Weer toetsen we de nakomelingen om te kijken of ze de resistentie nog hebben.
Als we dit vaak genoeg doen, kunnen we een ras ontwikkelen dat goed smaakt, een mooie krop vormt, en ook nog een extra resistentie uit de wilde plant bevat. Deze methode noemen we terugkruisen.
Hieronder zie je een aantal fotos van terugkruisen in het gewas bloemkool.
Normale bloemkool. Om een resistentie toe te voegen, wordt deze plant gekruist met een wilde kool. Bron: Dick Zandt, Nickerson Zwaan.
Wilde verwant van de bloemkool. Deze plant vormt geen bloemkool, maar bevat een interessante eigenschap voor de veredelaar. Bron: Nickerson Zwaan.
________________________________________________________________________________
Kruising tussen een bloemkool en een wilde kool. Deze plant vormt geen kool. Om de plant meer eigenschappen van de bloemkool mee te geven, wordt nogmaals met een bloemkool gekruist. Bron Nickerson Zwaan.
Deze plant lijkt al iets meer op een bloemkool, maar nog niet genoeg. Daarom wordt weer een kruising gemaakt met een bloemkool. Bron: Nickerson Zwaan.
________________________________________________________________________________
Deze plant lijkt er alweer wat meer op, maar moet nog eens worden gekruist met een bloemkool. Bron: Nickerson Zwaan.
Hier wordt het resultaat van terugkruisen al duidelijk zichtbaar: deze plant niet alleen een bloemkool, maar bevat ook een resistentie afkomstig uit een wilde kool. Bron: Nickerson Zwaan.
Vragen/opdrachten verdelingsmethoden
1. Vanuit veredelingsoogpunt kunnen de cultuurgewassen in vier groepen worden ingedeeld. Welke vier zijn dat?
2. Welke twee eisen worden er aan een ras gesteld oftewel welke basiseigenschappen moet een ras hebben?
Licht je antwoord toe.
3. Leg met behulp van een schema uit hoe het proces van terugkruisen verloopt.
4. Waarom is het ontwikkelen van een nieuw ras in de sierteelt (snijbloemen) in het algemeen gemakkelijker dan in de groenteteelt?
Resistentieveredeling
Een veredelingsdoel dat extra aandacht verdient is resistentie tegen ziekten en plagen. Het is mogelijk om rassen te ontwikkelen die minder last hebben van ziekten en plagen. Dit kan men op de volgende manier doen.
1. Verzamel en groot aantal verschillende genetische bronnen van het gewas. Dit kunnen rassen zijn, maar ook wilde soorten die kruisbaar zijn met het gewas.
2. Test van deze verzameling of er planten tussen zitten die minder of geen last hebben van een ziekte of plaag. Dit doet men door een proef te doen waarin alle planten worden blootgesteld aan bijvoorbeeld de schimmel waartegen men resistentie zoekt. Deze proef noemt men een resistentietoets.
3. Als er planten worden gevonden waarop de ziekte of plaag niet goed gedijt, spreekt men van resistente planten of bronnen van resistentie.
4. Deze bronnen van resistentie worden gekruist met een goed ras. Door middel van (terug-)kruisen, het uitvoeren van resistentietoetsen en selecteren, ontwikkelt men een goed ras met daarin de gewenste resistentie.
Resistenties zijn van groot belang voor de teler die met de rassen gaat werken. Daarom vind je op de websites van de veredelingsbedrijven veel informatie over de resistienties die in hun rassen aanwezig zijn.
Probeer van drie rassen uit te zoeken waartegen ze resistent zijn.
De veredelaar kan het doel resistentie op dezelfde manier proberen te bereiken als zijn andere veredelingsdoelen. Wel is het nodig om te kunnen testen of planten resistent zijn of niet. Een van de manieren om dit te doen, is door middel van een resistentietoets.
Toetsing op resistentie
Er valt een aantal keuzen te maken.
Type plantmateriaal:
- Een veld met een aantal planten.
- Een plant.
- Een deel van een plant, bv een blad.
- Een bladponsje
Bremiatoets bij Enza Zaden. Bron: Enza Zaden
Verder is een belangrijke vraag of welke wijze de ziekteverwekker in stand gehouden kan worden. Lukt dat op een voedingsbodem op een petrischaaltje? In sommige gevallen kan een ziekteverwekker uitsluitend op levend plantmateriaal in leven worden gehouden.
Verder is van groot belang hoe goed de ziekteverwekker is. Gaat het om het juiste fysio? En is deze zijn pathogeniteit niet verloren?
De volgende keuze die gemaakt kan worden, is op welke manier de plant wordt blootgesteld aan de belager. Enkele mogelijkheden:
- Sporen verspuiten
- Ponsje van de petrischaal op/tegen een plant aan leggen.
- Inwrijven van virus met carborundum poeder.
- Plant aanknippen met een ingedoopte schaar.
- Natuurlijke besmetting (gewoon afwachten tot de ziekte vanzelf opduikt).
- De plant met zijn wortels in een sporensuspensie plaatsen.
- Enz.
Een resistentie inkruisen
Het inkruisen van een resistentie werkt in principe net als elke andere eigenschap. Enkele vragen die hierbij interessant zijn:
- Is de eigenschap monogeen of polygeen?
- In de eigenschap dominant of recessief?
Het antwoord op deze vragen bepaalt op welke wijze er gekruist wordt en op welke momenten er ziektetoetsen worden uitgevoerd.
Practicum resistentietoets
Proef: knolresistentie tegen Phytophthora
Phytophthora is een vervelende ziekte in aardappel. Daarom is het interessant om te testen of rassen resistentie vertonen tegen deze ziekte. Een van de manieren om dit te testen, is het besmetten van schijven aardappel.
Proefopzet
Op het lab zijn knollen van vijf verschillende aardappelrassen aanwezig. Er is zijn ook verschillende potjes met water waarin sporen van Phytophtora zitten. Dit water met sporen is gemaakt door de schimmel op aardappelblad in een vochtige bak te zetten. Op het blad zijn sporen gevormd. Deze zijn er vervolgens vanaf gespoeld.
Bereken de sporenconcentratie (aantal sporen per ml) van de suspensie mbv de aanwezige haemocytometer. Schijf je berekening begrijpelijk op. Maak gebruik van de handleiding die je vindt onder de volgende link.
Als je hebt berekend hoeveel sporen er aanwezig zijn per ml water, kun je de schijven aardappel maken en klaarleggen in een bak op vochtig papier.
1. Met potlood wordt op het papier aangegeven waar de schijven van de 5 verschillende rassen komen te liggen.
2. Elk tweetal maakt 1 bak waarop van elk ras 6 schijven knol liggen op vochtig papier.
3. In het midden van elke schijf wordt een klein gaatje geprikt. Dit maakt het makkelijker voor de schimmel om de knol binnen te dringen.
4. Op 5 van de 6 schijven van elk ras wordt een druppel van 0,05ml sporensuspensie op het gaatje neergelegd met een pipet.
5. Op het gaatje van de laatste schijf van elk ras, wordt een druppel schoon kraanwater neergelegd met een pipet.
6. De bak wordt afgesloten.
7. Ga om de dag kijken wat er gebeurt. Maak hiervan aantekeningen en fotos.
Vragen/opdrachten resistentieveredeling
1. Maak een excelbestand met je resultaten. Maak in elk geval een tabel en een grafiek waaraan je de verschillen tussen de rassen kunt zien. Bereken steeds het gemiddelde van de 5 schijven van hetzelfde ras.
2. Waarom zou je op deze manier testen in plaats van door middel van een proef op het veld?
3. Waarom wordt op een van de schijven steeds een druppel schoon water gelegd?
4. Probeer op internet uit te zoeken of er al aardappelrassen te vinden zijn met resistentie tegen Phytophthora. Noteer kort het resultaat van je zoektocht.
Voorbereidingen door de docent
De ziekte kan men op het veld vinden of van een petrischaal af halen. Sporen kan men het beste produceren op bladmateriaal in een vochtige bak. Probeer bladmateriaal te gebruiken dat zo lang mogelijk niet bespoten is. Loof dat nog regelijk groen is, werkt het beste.
De sporen moeten geoogst worden rond de zesde dag na het besmetten van de bak. Men kan de bladeren waarop sporen worden gevormd afspoelen met water. Het is leuk om twee of drie verschillende verdunningen aan te bieden, zodat de tellingen van de sporen verschillende resultaten geven.
Veredeling van vegetatief vermeerderde gewassen
Vegetatief vermeerderde gewassen zijn de gewassen die niet door middel van bloemen en zaden worden vermeerderd, maar door middel van bijvoorbeeld stekken, knollen, bollen of weefselkweek. Deze techniek noemt men vegetatieve vermeerdering, of klonen. De genetisch identieke planten die zo ontstaan, noemt men een kloon. Voorbeelden van vegetatief vermeerderde gewassen zijn: aardappel, chrysant en Phalaenopsis.
Verschillende vormen van vegetatieve vermeerdering
De aardappel wordt vermeerderd door knollen (pootaardappelen) te poten. De chrysant wordt vermeerderd met stekken. De Phalaenopsis wordt in het laboratorium door middel van weefselkweek vermeerderd. Eigenlijk is weefselkweek ook een vorm van stekken, maar dan in het laboratorium in plaats van in de kas. Bij veel bolgewassen gebruikt men de bollen die gevormd worden, als uitgangsmateriaal.
Voordelen van vegetatieve vermeerdering
Phalaenopsis wordt vermeerderd door middel van weefselkweek. Dit gewas valt daarom onder de vegetatief vermeerderde gewassen. Bron: CAH Vilentum.
Vegetatieve vermeerdering komt in de praktijk regelmatig voor. Het kan een handige manier zijn om snel aan een groot aantal identieke planten te komen. De aardappel wordt vermeerderd met de knollen die de plant produceert. Behalve dat de planten allemaal meteen genetisch identiek zijn, maken ze ook een vliegende start. Een knol bevat immers veel meer reservevoedsel dan een zaadje. Er ontstaat dus snel een grote plant. Een gezaaide aardappel kan in één seizoen geen behoorlijke knollen vormen.
Een uniform en stabiel ras maken
Vegetatieve vermeerdering levert direct genetisch identieke planten op. Foto: Nick van Rosmalen.
Een van de eisen die aan een ras worden gesteld, is dat alle planten precies dezelfde genetische eigenschappen hebben. Alle bloemen moeten er bijvoorbeeld precies hetzelfde uitzien. In de groep van vegetatief vermeerderde gewassen, is dit eenvoudig te bereiken. Zodra je een plant vegetatief gaat vermeerderen, ontstaan immers planten die genetisch identiek zijn.
Ouders met de juiste eigenschappen combineren
Enkele kenmerken van het eerste jaar van selectie in een vegetatief vermeerderd gewas. Bron: CAH Vilentum.
Het is belangrijk dat de eigenschappen van de plant zoveel mogelijk overeenkomen met de veredelingsdoelen die je hebt opgesteld. Dit kan je proberen te bereiken door de juiste ouderplanten met elkaar te kruisen. Als twee planten met elkaar zijn gekruist, ontstaat daaruit een populatie met allerlei verschillende planten. Natuurlijk maakt een veredelaar niet slechts een kruising maar een heleboel verschillende, om meer kans te hebben dat er iets goeds tussen zit.
Het eerste jaar heb je van elke unieke zaailing slechts 1 exemplaar. Je kan daarom sommige dingen nog niet goed zien. Een opbrengstbepaling aan 1 plant is niet betrouwbaar. Andere dingen kan je wel aan 1 plant zien, zoals de bloemkleur. Op deze manier kan je een grove scheiding maken tussen de meer en minder interessante planten. De meest veelbelovende planten houd je aan voor het volgende jaar.
Klonen testen
In de jaren die daarna komen, neemt het aantal planten per genotype steeds toe. De zaailingen worden namelijk vegetatief vermeerderd. In het tweede jaar heb je bijvoorbeeld 3 identieke planten van elke zaailing gemaakt. In het derde jaar misschien wel 9 of meer. Omdat het aantallen planten per kloon steeds groter wordt, kun je ook informatie gaan verzamelen over eigenschappen zoals opbrengst. Je krijgt dus steeds meer kennis over de kwaliteiten van een kloon.
Kenmerken van het zevende jaar van selectie in een vegetatief vermeerderd gewas. Bron: CAH Vilentum.
Klonen staan klaar om beoordeeld te worden. Van elk genotype worden 15 planten beoordeeld op kenmerken zoals aantal bloemen, plantopbouw en aantal gevormde takken. Bron: CAH Vilentum.
Virussen en viroiden
Een belangrijk probleem dat vooral in vegetatief vermeerderde gewassen voorkomt is dat van plantenvirussen en –viroïden. Waarom is dit probleem nu juist zo belangrijk in deze groep gewassen? Dat komt doordat zaailingen meestal vanzelf virusvrij zijn. De plant zorgt er namelijk voor dat bijna alle zaden virusvrij zijn. Omdat we bij de vegetatief vermeerderde gewassen geen gebruik maken van zaden, blijft een kloon, als deze eenmaal virus heeft opgelopen, altijd virusziek.
Dit betekent dat veredelaars en vermeerderaars van vegetatief vermeerderde gewassen extra scherp moeten zijn op virussen. Dit kan bijvoorbeeld door vaker te spuiten tegen bladluizen (bladluizen kunnen sommige virussen verspreiden), door insectengaas aan te brengen in de luchtramen en door regelmatig te toetsen op virus. Gedurende het gehele veredelingsproces moeten de planten virusvrij worden gehouden.
Luchtraam met gaas tegen het invliegen van insecten. Op deze manier verkleint men de kans op virusoverdracht door insecten. Bron: Kieft Seeds.
Ook medewerkers kunnen virussen verspreiden. Maatregelen als deze maken de kans hierop minimaal. Bron: Kieft Seeds.
Samenvatting
Samenvatting veredeling van een vegetatief vermeerderd gewas, in dit geval Phalaenopsis. Bron: CAH Vilentum.
Vragen/opdrachten veredeling vegetatief vermeerderde gewassen
1. Welke drie maatregelen kun je nemen om een virusaantasting in een kloon voorkomen?
Veredeling van zelfbestuivers
Tot de zelfbestuivende gewassen rekent de veredelaar de gewassen waarvan de zaden worden geteeld, door ouderplanten zichzelf te laten bestuiven. Normaal gesproken zijn dit gewassen die dit van nature ook al doen. Vaak zorgt de bloembouw ervoor dat kruisbestuiving lastig of onmogelijk is. Voorbeelden van gewassen uit deze groep zijn sla, tarwe en de erwt.
Sla is een zelfbestuiver. Als de meeldraden niet in een zeer vroeg stadium worden verwijderd, bestuift elke bloem zichzelf. Bron: CAH Vilentum.
Misschien heb je nog nooit een slaplant zien bloeien. Dat kan kloppen, want tijdens de teelt is het niet de bedoeling dat de planten in bloei schieten. De veredelaar laat dit wel gebeuren, om kruisingen te kunnen maken. Bron: CAH Vilentum.
Uniform en stabiel maken
Deze partij planten is waarschijnlijk ontstaan uit zelfbestuiving van een plant die heterozygoot was voor de eigenschap bladkleur. Hierdoor is uitsplitsing zichtbaar: er zijn rode en groene planten aanwezig. Bron: CAH Vilentum.
Niet alleen wanneer je planten met elkaar kruist, maar ook na zelfbestuiving kan er uitsplitsing ontstaan. Wanneer dit gebeurt, kun je natuurlijk niet spreken van een uniform en stabiel ras. We moeten er dus voor zorgen dat de nakomelingen van een zelfbestuiver allemaal genetisch identiek zijn. Dit kan men bereiken door planten homozygoot te maken.
Homozygote en heterozygote planten
De meeste planten hebben al hun chromosomen dubbel. Een set chromosomen is afkomstig van de vader en een set van de moeder. Wanneer de twee sets chromosomen van elkaar verschillen, is een plant heterozygoot. Wanneer de sets chromosomen allebei precies hetzelfde zijn, is een plant homozygoot. Vaak is een plant voor sommige eigenschappen homozygoot en voor andere eigenschappen heterozygoot.
Alle geslachtscellen van een homozygote plant zijn genetisch identiek
Een belangrijk proces in de plant voor de veredelaar is de meiose. Tijdens de meiose ontstaan er uit “normale” cellen geslachtscellen. Dit gebeurt door de chromosomen van een normale cel onder te verdelen over twee cellen. Er ontstaan hierdoor cellen die in plaats van twee sets chromosomen slechts één set chromosomen bezitten. In het geval van een heterozygote plant leidt dit tot genetisch verschillende geslachtscellen. Is de plant echter homozygoot, dan valt er niets te kiezen: alle geslachtscellen zijn identiek.
Zelfbestuiving van een homozygote plant
We gaan nu een homozygote plant zelfbestuiven. Alle stuifmeelkorrels en alle eicellen zijn, zoals we gezien hebben, genetisch identiek. Dit betekent dat elke nakomeling genetisch hetzelfde zal zijn. Bovendien zullen de nakomelingen weer homozygoot zijn. Dit betekent dat ook de volgende generatie weer genetisch hetzelfde zal zijn. De partij planten is dus niet alleen uniform, maar ook stabiel.
Zelfbestuiving van een homozygote plant. Zelfbestuiving betekent dat de vader en de moeder hetzelfde genotype hebben. Zoals je ziet, hebben alle nakomelingen voor deze eigenschap hetzelfde genotype als hun moeder.
Kruisingsouders kiezen en kruisen
Het uitkiezen van de juiste planten om met elkaar te kruisen, is van groot belang. Elke eigenschap die men in het nieuw te ontwikkelen ras belangrijk vindt, moet in een van de ouderplanten aanwezig zijn. Vaak wordt ervoor gekozen om bestaande rassen met elkaar te kruisen. Men kan echter ook allerlei andere planten met interessante eigenschappen gebruiken.
In de tabel zie je dat de gebruikte ouders beide homozygoot (bijvoorbeeld AA of aa) zijn. Om het overzichtelijk te houden, werken we in dit voorbeeld met slechts 3 eigenschappen. In werkelijkheid heeft elke plant vele duizenden eigenschappen.
Twee rassen van een zelfbestuivend gewas worden met elkaar gekruist. Deze rassen zijn homozygoot.
Emasculeren
Zelfbestuivers zijn planten die van nature zichzelf bestuiven. Wanneer men een kruising wil maken met dit type plant, zal men dus moeten zien te voorkomen dat zelfbestuiving optreedt. Dit doet men door een bloem open te maken, voordat het stuifmeel rijp is en op de stamper is gekomen. Nu verwijdert men de meeldraden: de bloem wordt “ontmand”. Het verwijderen van de meeldraden noemt men ook wel emasculeren. Vervolgens wordt stuifmeel aangebracht van de gewenste vaderplant. Soms moet dit enkele dagen later (nogmaals) gebeuren. De stamper moet in het juiste stadium zijn om stuifmeel te ontvangen. Om de bestoven bloem komt een etiketje met daarop informatie zoals de ouders en de datum waarop de kruising gemaakt is.
Bloem met meeldraden. Wanneer men bang is voor (ongewenste) zelfbestuiving, kan men deze verwijderen. Bron: CAH Vilentum
Geemasculeerde bloem: de meeldraden zijn verwijderd. De stijl (het vrouwelijke gedeelte van de bloem) is nog wel aanwezig. Bron: CAH Vilentum.
In dit filmpje zie je hoe twee verschillende erwten met elkaar kunnen worden gekruist. Omdat de erwt zichzelf in een vroeg stadium kan bestuiven, wordt een jonge bloem open gemaakt en geëmasculeerd.
In dit filmpje zie je hoe een kruising tussen twee tarweplanten gemaakt wordt. Na het emasculeren worden de bloemen met een zakje afgedekt om ongewenste bestuiving te voorkomen.
De F1
Wanneer men met bestaande rassen kruist, betekent dit dat men met homozygote ouderplanten kruist. Homozygote planten produceren genetisch identieke geslachtscellen. Dit zorgt ervoor dat in de eerste generatie, deze generatie noemt men de ook wel de F1-generatie, alle planten genetisch identiek zijn. De planten zijn echter wel heterozygoot: van hun moeder hebben ze andere genen gekregen dan van hun vader.
In deze eerste generatie heeft selecteren geen zin: het maakt niet uit welke plant men kiest omdat er geen genetische verschillen zijn. Om deze reden heeft het dan ook geen zin om veel F1-planten te maken van dezelfde oudercombinatie.
Alle eicellen van de moederplant bezitten de eigenschappen AbC. Alle stuifmeelkorrels van de vaderplant bezitten de eigenschappen aBc. Elke F1-plant krijgt hierdoor het genotype AaBbCc. Alle F1-planten zijn genetisch identiek. Bron: CAH Vilentum.
De F2
In deze F2-generatie kan selectie heel interessant zijn. Als men bijvoorbeeld voorkeur heeft voor een groene kleur of een bepaalde kropvorm, zou men daarop kunnen selecteren. Bron: CAH Vilentum.
Nadat men de F1-planten heeft laten bloeien en deze planten zichzelf hebben bestoven en zaden hebben gevormd, ontstaat de volgende generatie: de F2. Omdat de F1 NIET homozygoot was, konden er allerlei verschillende geslachtscellen ontstaan. Tussen al deze geslachtscellen waren vele duizenden verschillende combinaties mogelijk. Dit ziet men terug in de F2: enorm veel variatie. De planten zijn voor het grootste deel heterozygoot.
De genetica van de F1 en de F2-generatie in een tabel
| Generatie |
Genotype |
Geslachtscellen |
| F1-planten |
AaBbCc |
ABC of ABc of Abc of AbC of aBC of aBc of abC of abc |
| F2 plant 1 |
AABbCc |
|
| F2 plant 2 |
AaBBcc |
|
| F2 plant 3 |
AAbbCc |
|
| F2 plant 4 |
AaBbcc |
|
| Enz |
enz |
|
Omdat de F1-planten een groot aantal genetisch verschillende geslachtscellen produceren, in dit voorbeeld zijn dat er acht, zijn er veel verschillende combinaties van eigenschappen mogelijk in de F2.
Zelfs met dit voorbeeld met slechts 3 genen, zijn er al 27 verschillende genotypen mogelijk. Je kunt dus wel bedenken dat er enorm veel verschillende planten staan in een F2 van echte planten met duizenden eigenschappen.
De volgende generaties: naar een homozygote plant
De nakomelingen van de F2-planten zullen onderling weer flink verschillen. De F2-planten waren immers heterozygoot. Hoe kunnen we er nu voor zorgen dat de planten homozygoot worden en daardoor uniforme nakomelingen krijgen, zodat uiteindelijk een uniform en stabiel ras ontstaat? Om dit te begrijpen kijken we om te beginnen naar 1 plek waarop een plant heterozygoot is: Aa. Deze plant kan, na zelfbestuiving 3 verschillende genotypen opleveren: Aa, AA en aa.
Zoals je in deze tabel ziet, is de helft van de planten voor deze eigenschap homozygoot (AA of aa) geworden. De helft van de planten is nog steeds heterozygoot (Aa).
Zelfbestuiving van een heterozygote plant. Zoals je in deze tabel ziet, is de helft van de planten voor deze eigenschap homozygoot (AA of aa) geworden. De helft van de planten is nog steeds heterozygoot (Aa). Bron: CAH Vilentum.
Homozygoot blijft homozygoot
Na een keer zelfbestuiven, is dus de helft van de planten homozygoot geworden voor de eigenschap.
Zoals je in deze tabel ziet, blijven ook de nakomelingen (ontstaan uit zelfbestuiving) homozygoot voor deze eigenschap. Als een plant dus eenmaal homozygoot is geworden voor een bepaalde eigenschap, blijft dat ook in de volgende generaties het geval. Deze eigenschappen zijn dus stabiel geworden.
Zelfbestuiving van een homozygote plant. Als een plant eenmaal homozygoot is geworden voor een bepaalde eigenschap, blijft dat ook in de volgende generaties het geval.
Heterozygoot wordt na zelfbestuiving voor de helft homozygoot
Na een aantal generaties worden heterozygote planten zeldzaam. Bron: CAH Vilentum.
Omdat elke generatie weer 50% van de eigenschappen waarvoor planten heterozygoot zijn, homozygoot wordt, zal het aantal eigenschappen waarvoor de plant heterozygoot is, steeds kleiner worden. Anders gezegd: na 7 generaties zelfbestuiven, zijn heterozygoten (Aa) behoorlijk zeldzaam geworden. Na 7 generaties zelfbestuiven gaan we er dus van uit dat de planten bijna helemaal homozygoot zijn.
Bij een generatie denk je snel aan een jaar, maar soms zijn er mogelijkheden om meerdere generaties per jaar te maken. Sommige bedrijven sturen zaden na de oogst op naar het zuidelijk halfrond. Daar is het lente als het hier winter wordt. In ons voorjaar zijn de planten dan dus een generatie verder en dus meer homozygoot. Een andere manier om sneller generaties te maken, is het in de winter telen in de kas. Van sommige gewassen kunnen zelfs meer dan twee generaties per jaar gemaakt worden.
Een steeds lager percentage van de planten is heterozygoot, doordat steeds de helft van de planten homozygoot wordt.
| Generatie |
Percentage heterozygoot (Aa) |
| F1 |
100 |
| F2 |
50 |
| F3 |
25 |
| F4 |
12,5 |
| F5 |
6,25 |
| F6 |
3,125 |
| F7 |
1,5625 |
| F8 |
0,78125 |
Selectie: bulk of lijn?
Het verschil tussen bulk- en lijnselectie. Bron: CAH Vilentum
We hebben gezien dat het vanaf de F2-generatie zin heeft om te selecteren. Selecteren kan grofweg op twee manieren. Ten eerste kan men de beste planten uitkiezen en het zaad van deze planten oogsten, samenvoegen en het volgende jaar uitzaaien. Met spreekt hierbij vaak van “in bulk” oogsten. Het is echter ook mogelijk om het zaad van elke plant die men selecteert apart te houden. De nakomelingen van één plant die zichzelf bestuift, noemen we een lijn. De nakomelingen van één plant, de lijnen dus, worden het volgende jaar in rijtjes uitgezaaid. Zo weet men welke plantjes afkomstig zijn van dezelfde moederplant.
Samenvatting
Samenvatting veredeling van een zelfbestuivend gewas. Bron: CAH Vilentum.
Vragen en opdrachten veredeling zelfbestuivers
1. Je kruist twee zelfbestuivende rassen: AABB met aabb.
2. Maak het kruisingsschema na zelfbestuiving in de F2.
3. Wat is het verschil tussen lijnselectie en bulkselectie bij veredeling van zelfbestuivers?
Veredeling van kruisbestuivers
Veel planten zijn erop ingesteld om te voorkomen dat ze zichzelf bestuiven. Dit kan nuttig zijn omdat planten vaak beter groeien als ze zijn ontstaan uit een kruising dan wanneer ze zijn ontstaan uit een zelfbevruchting. De groep planten waarbij planten niet zichzelf bestuiven, maar door een andere plant bestoven worden, noemen we de kruisbestuivers. Een type ras dat we door middel van kruising en selectie van deze planten kunnen maken, is het populatieras.
Er zijn verschillende manieren waarop het stuifmeel van de ene plant naar de stempel van de andere plant getransporteerd kan worden. Een heel bekende manier is met behulp van bijen. De wind, vliegen, hommels, vogels en zelfs vleermuizen kunnen ook voor kruisbestuiving zorgen.
Een vleermuis steekt zijn kop in de bloem van een zuilcactus (Subpilocereus repandus). De vleermuis neemt stuifmeel mee naar een volgende plant. Bron:Leon Pors / Curacao Footprint Foundation.
Op deze foto zie je nog duidelijker hoeveel stuifmeel de vleermuis op zich kan krijgen. Bron: Leon Pors / Curacao Footprint Foundation.
De natuur probeert zelfbevruchting te verhinderen
Planten verzinnen allerlei manieren om te voorkomen dat ze zichzelf bevruchten. Soms heb je, net als bij mensen, mannetjes en vrouwtjes. Het mannetje produceert uitsluitend stuifmeel, de vrouwtjesplant heeft enkel een stijl en stempel en moet bestoven worden door een mannetjesplant.
Een andere manier is het inbouwen van een verschil tussen het moment waarop het stuifmeel rijp is en dat waarop de stempel ontvankelijk is. Ook zijn er allerlei soorten bloembouw mogelijk die het minder waarschijnlijk maken dat een plant zichzelf bestuift.
Het maken van een kruising bij een kruisbestuiver
Deze koolplanten worden met gaas "ingepakt" om ongewenste kruisbestuiving te voorkomen.
Wanneer we twee planten met elkaar willen kruisen, hoeven we ons bij kruisbestuivers vaak minder zorgen te maken over (ongewenste) zelfbestuiving. Veel van de kruisbestuivers hebben immers zelf al een mechanisme ingebouwd om zelfbestuiving te voorkomen. Emasculeren (het verwijderen van de meeldraden om zelfbestuiving te voorkomen) is dan ook niet altijd noodzakelijk.
Wel is het heel belangrijk om te voorkomen dat de plant voor- of nadat een kruising gemaakt is nog eens wordt bestoven door een verkeerde ouder. Dit kan men bijvoorbeeld bereiken door een kooi om de plant heen te zetten, die voorkomt dat er zomaar een bij naar de plant toe vliegt en hem bestuift.
De veredelaar moet inteelt voorkomen
Bij een zelfbestuiver laat de veredelaar planten zichzelf een aantal keer bestuiven en ontstaan daardoor homozygote planten. Bij de kruisbestuivers is dat geen goede methode. Zelfbestuiving (inteelt) levert bij kruisbestuivers immers vaak slecht groeiende planten op. Om deze reden houdt de veredelaar steeds niet slechts één plant aan, maar een groepje planten die elkaar bestuiven.
Het aanhouden van een groter aantal planten voorkomt inteelt. Het voorkomt echter ook dat de planten homozygoot worden. De planten blijven dus deels heterozygoot (Aa).
Families in plaats van lijnen
Het verschil tussen een lijn en een familie. Bron: CAH Vilentum.
Bij een zelfbestuiver selecteert de veredelaar vaak het nageslacht van één plant die zichzelf heeft bestoven. Dit heet een lijn. Bij kruisbestuivers worden planten meestal niet door zichzelf bestoven. Hier werkt men dus met planten die door één of meerdere andere planten zijn bestoven. Een partij nakomelingen van één moederplant die door andere planten is bestoven, noemt men een familie.
Selecteren
Een belangrijk verschil tussen zelfbestuivers en kruisbestuivers is dat men bij zelfbestuivers pas in de F2 begint met selecteren, terwijl bij de kruisbestuivers al in de F1 wordt begonnen. Dit is nuttig omdat de ouderplanten heterozygoot waren. De F1 is daardoor niet uniform.
Net als bij de zelfbestuivers, worden de beste planten uitgekozen om mee verder te gaan. Men kiest echter niet steeds een of enkele planten die zichzelf bestuiven, maar selecteert een groepje planten. Deze geselecteerde planten bestuiven elkaar.
Het voordeel hiervan is dat inteelt wordt voorkomen. Een nadeel is echter dat het uniform maken van een partij planten minder eenvoudig is. Er blijven heterozygoten aanwezig en daardoor is er ook altijd nog wat uitsplitsing. Door goed te selecteren lukt het echter na enkele generaties om een aardig uniforme populatie planten te ontwikkelen.
Nadelen van een populatieras
Een nadeel van populatierassen is dat niet alle planten binnen het ras exact identiek zijn. Doordat het uiteindelijke ras heterozygoot is, blijft er enige variatie tussen de planten binnen het ras bestaan. Dit kan bijvoorbeeld als gevolg hebben dat planten van een populatieras niet allemaal tegelijk oogstbaar zijn. Je moet in dat geval meerdere keren oogsten om een veld leeg te maken.
Ook heb je het risico dat een ras geleidelijk verandert. Als je binnen het ras de verkeerde planten uitkiest voor vermeerdering, kan dat ertoe leiden dat het ras geleidelijk achteruit gaat of dat je selecteert op vroegere of latere oogst.
Het hybrideras als alternatief
Van veel gewassen waarvan vroeger populatierassen werden ontwikkeld, maken de veredelaars tegenwoordig zogenaamde F1-hybriden. Dit soort rassen heeft het nadeel van genetische verschillen tussen de planten binnen het ras niet. De afrijping is dan ook uniformer.
Samenvatting
Samenvatting veredeling van een kruisbestuivend gewas. Bron: CAH Vilentum.
Vragen en opdrachten kruisbestuivers
1. Noem drie manieren waarop de natuur zelfbestuiving voorkomt.
Veredeling van hybride rassen
Een speciaal soort ras is het hybrideras of de F1-hybride. In steeds meer gewassen, bijvoorbeeld tomaat, komkommer, paprika, mais en kool, zijn hybriderassen de standaard. Zaden van een hybrideras produceer je door twee ouderlijnen met elkaar te kruisen. Deze kruising levert een extra groeikrachtige en zeer uniforme partij planten op.
Voor de veredelaar is het bovendien prettig dat de zaden niet zomaar na te telen zijn. Als een teler zijn planten laat bloeien, zijn de zaden die gevormd worden onbruikbaar omdat er veel uitsplitsing op zal treden. Alle deze nakomelingen zijn dus verschillend.
Hoe ontwikkel je zo’n hybride ras?
Ouderlijnen ontwikkelen
De eerste stap is het ontwikkelen van ouderlijnen. Ouderlijnen worden eigenlijk op dezelfde manier gemaakt als we bij de veredeling van de zelfbestuivers hebben besproken: nadat een kruising is gemaakt, wordt er een aantal generaties lang zelfbestoven. Dit leidt ertoe dat de ouderlijnen homozygoot worden.
In de tabel zie je dat zelfbestuiving leidt tot een steeds lager percentage heterozygote planten.
| Generatie |
Percentage heterozygoot (Aa) |
| F1 |
100 |
| F2 |
50 |
| F3 |
25 |
| F4 |
12,5 |
| F5 |
6,25 |
| F6 |
3,12 |
| F7 |
1,56 |
| F8 |
0,78 |
Inteeltlijn van zonnebloem. Deze lijn is slechts 1 keer zelfbestoven, daarom zie je nog veel variatie. Dit materiaal is nog zeer heterozygoot. Door de planten vaker zichzelf te laten bestuiven, zal het materiaal homozygoter worden. Bron: Kieft Seeds.
Inteeltlijn van zonnebloem. In dit geval zijn de planten al vier generaties achter elkaar zelfbestoven. Hierdoor zijn de planten homozygoter geworden. Er zich echter nog steeds verschillen tussen de planten zichtbaar. Bron: Kieft Seeds.
Inteeltlijnen
Het zelfbestuiven van planten, noemt men ook wel intelen. De ouderlijnen worden daarom ook wel inteeltlijnen genoemd.
Veel soorten kunnen niet goed tegen inteelt. Ze gaan er langzamer van groeien en blijven kleiner. Slecht groeiende inteeltlijnen kan men echter goed gebruiken als ouderlijnen voor hybride rassen. Een inteeltlijn die slecht groeit, hoeft dus geen slechte ouderlijn te zijn.
Aan de inteeltlijn kan men dus nog niet zomaar zien of het een goede ouderlijn is om een hybride ras mee te maken.
Wel moet de inteeltlijn nog goed genoeg groeien om een redelijke hoeveelheid F1-zaden te kunnen produceren.
Proefhybriden
Om te bepalen welke inteeltlijnen de beste ouders zijn, worden proefkruisingen gemaakt. Men kan de nieuw ontwikkelde inteeltlijnen hiervoor met elkaar kruisen. Het is ook mogelijk om de nieuwe lijnen te kruisen met enkele bekende ouderlijnen die al veel gebruikt worden. Het kruisingsschema ziet er dan bijvoorbeeld uit zoals je ziet in de tabel.
Voorbeeld kruisingsschema proefhybriden
| |
Bekende ouderlijn 1
AAbbCCddEEffGG |
Bekende ouderlijn 2
AAbbCCddeeffgg |
Bekende ouderlijn 3
AAbbCCddEEFFgg |
Nieuwe inteeltlijn 1
AAbbccDDeeffGG |
Proefhybride A |
Proefhybride B |
Proefhybride C |
Nieuwe inteeltlijn 2
AAbbccDDEEffGG |
Proefhybride D |
Proefhybride E |
Proefhybride F |
Nieuwe inteeltlijn 3
aaBBccDDeeFFGG |
Enz. |
Enz. |
Enz. |
Nieuwe inteeltlijn 4
AABBccddeeFFGG |
|
|
|
Nieuwe inteeltlijn 5
AAbbccDDeeFFGG |
|
|
|
Nieuwe inteeltlijn 6
aaBBCCDDEEFFGG |
|
|
|
Van elke proefhybride (A, B, C, D, enz.) maakt men een aantal planten. Deze planten worden beoordeeld. Men kijkt hoe de planten groeien en meet de opbrengst en een aantal andere belangrijke eigenschappen.
Heterosis en uniformiteit
Wanneer we twee inteeltlijnen die niet aan elkaar verwant zijn, met elkaar kruisen, zullen we zien dat de nakomelingen vaak opvallend groeikrachtig zijn. Dit verschijnsel noemt men heterosis of hybride groeikracht. Heterosis krijgt je als je twee planten die genetisch ver uit elkaar staan met elkaar kruist. Groeikrachtige planten zijn natuurlijk interessant voor de meeste telers, die immers graag een hoge opbrengst willen.
Uniformiteit
Behalve de groeikracht van de hybride planten, valt ook de uniformiteit op. Dit komt mooi uit, want het is natuurlijk ook de bedoeling dat alle planten binnen het ras hetzelfde zijn. Dit zal het geval zijn wanneer men twee inteeltlijnen met elkaar kruist. De inteeltlijnen zijn immers homozygoot.
In dit overzicht zie je waarom een F1-hybride zeer uniform kan zijn.
Van proefhybride tot ras
Van een aantal proefhybriden die de eerste keer goed hebben gepresteerd, maakt men een wat groter aantal planten. Dit maakt het mogelijk om op een grotere schaal proeven te doen. Men kan de planten dan ook onder verschillende omstandigheden, bijvoorbeeld in een paar verschillende landen testen. Voordat een ras op de markt wordt gebracht, wil men natuurlijk zeker weten dat het echt goed is.
Wanneer men een combinatie van kruisingsouders heeft waarvan men zeker weet dat deze een goed hybride-ras oplevert, wordt een nog grotere hoeveelheid zaden geproduceerd. Bij sommige gewassen doet men dit in Afrika, Azië of Zuid-Amerika. Niet alleen vanwege de klimaatomstandigheden, maar ook omdat arbeid daar in veel gevallen minder duur is dan in Nederland. Het maken van heel veel kruisingen voor productie van zaden kost namelijk veel tijd en is bij verschillende gewassen nog handwerk.
Teelt van hybride zaden in een kas van Bejo Zaden. Foto: Barend Gehner
Mannelijke steriliteit en zelfincompatibiliteit
Door gebruik te maken van mannelijke steriliteit hoeven moederplanten niet stuk voor stuk met de hand bestoven te worden.
Kruisingen maken met de hand is veel werk. Wanneer er veel bestuivingen uitgevoerd moeten worden om zaden te produceren, kan het interessant zijn om gebruik te maken van mannelijke steriliteit. Een plant is mannelijk steriel als deze geen stuifmeel produceert, of als het stuifmeel niet werkt. In verschillende gewassen komen dit soort planten voor. Een mogelijkheid is bijvoorbeeld dat ze geen meeldraden produceren, of dat er geen stuifmeel op de meeldraden zit. Als men hier gebruik van wil maken, wordt een van de ouderlijnen mannelijk steriel gemaakt.
Een ander verschijnsel waarvan we gebruik kunnen maken, is zelfincompatibiliteit. In dit geval herkent de moederplant zijn eigen stuifmeel en blijft hierdoor zelfbestuiving uit.
Op het veld waar men de zaden produceert, zet men nu rijen met de mannelijk steriele of zelfincompatibele moederlijn naast rijen met de vaderlijn, die natuurlijk niet mannelijk steriel mag zijn. Omdat de moederplanten zichzelf niet kunnen bestuiven, weet men zeker dat de zaden die op de moederplanten ontstaan, hybride zaden zijn.
De vaderplanten kunnen zichzelf wel bestuiven. Deze planten haalt de zaadteler echter weg nadat ze voor bestuiving van de moederplanten hebben gezorgd. Op deze manier zijn er tijdens de zaadoogst uitsluitend hybride zaden aanwezig.
Vragen en opdrachten
1. Bij F1-hybriden krijg je door kruisbestuiving een uniform heterozygoot ras. Maak dit door middel van een kruisingsschema duidelijk
2. Waarom maakt men proefhybriden bij F1-hybriden?
Kwekersrecht
Het ontwikkelen van een nieuw ras kost veel tijd en geld. Deze grote investering kan worden terugverdiend door zaden, stekken en planten van het ontwikkelde ras te verkopen. Dit wordt echter lastig wanneer allerlei andere mensen ook uitgangsmateriaal gaan verkopen van jouw nieuw ontwikkelde ras. Om veredelaars te beschermen tegen dit probleem bestaat het zogenaamde kwekersrecht.
Kwekersrecht houdt in dat een veredelaar het alleenrecht kan krijgen om zijn zelf ontwikkelde rassen te vermeerderen, verhandelen en exporteren. Een soort auteursrecht voor planten dus.
Als je ras kwekersrechterlijk beschermd is, kun je ertegen optreden als iemand anders jouw ras gaat vermeerderen. De wet die dit regelt, heet de Zaaizaad- en plantgoedwet. Als iemand jouw beschermde ras vermeerdert, kun je dus een rechtzaak tegen hem aanspannen.
Kwekersrecht in het nieuws
Bekijk hier een filmje van Naktuinbouw over kwekersrecht!
Kwekersrecht aanvragen
DUS-onderzoek verschillende nieuwe komkommerrassen bij Naktuinbouw in Roelofarendsveen. Bron: Naktuinbouw.
Wie een ras heeft ontwikkeld wil dus vaak kwekersrecht aanvragen. In Nederland moet je hiervoor zijn bij de Raad voor Plantenrassen. Hier lever je allerlei informatie over je ras aan.
De formulieren die je voor een kwekersrechtaanvraag voor verschillende gewassen moet inleveren, vind je op deze website:
http://www.cpvo.fr/main/nl/homepage/technische-onderzoeken/technische-protocollen
Ook moet je zaden of planten aanleveren, die worden onderzocht. Dit onderzoek heet het “technisch onderzoek”. Dit zijn de belangrijkste eisen waaraan je ras moet voldoen om kwekersrecht te krijgen:
1.Het ras moet nieuw zijn: je kunt geen kwekersrecht meer krijgen als een ras al lang verhandeld wordt. Het is daarom riskant om lang te wachten met het aanvragen van kwekersrecht.
2.Het ras moet onderscheidbaar zijn van elk ras dat al bestaat. Als er dus al een ras bestaat, dat precies hetzelfde is, krijg je geen kwekersrecht. Als je goed naar de planten kijkt, is er gelukkig meestal wel een verschil te ontdekken.
3.Het ras moet uniform zijn. Als er te veel verschillen zitten tussen de planten die je hebt aangeleverd, is dat dus een probleem.
4.Het ras moet stabiel zijn. Dit wil zeggen dat ook het volgende jaar de planten weer precies hetzelfde moeten zijn als dit jaar.
Drie belangrijke voorwaarden zijn dus dat een ras onderscheidbaar, uniform en stabiel moet zijn. In het Engels is dit: Distinct, Uniform, Stable. Deze drie begrippen worden vaak afgekort tot DUS.
Geldigheid
Op de website van het Community Plant Variety Office (www.cpvo.eu) kun je vinden welke rassen er allemaal beschermd zijn met kwekersrecht. Kijk onder het kopje Database en dan onder Aanvragen en van kracht zijnde kwekersrechten of volg deze link:
http://www.cpvoextranet.cpvo.europa.eu/WD170AWP/WD170AWP.exe/CONNECT/ClientExtranet?
Als je bij “Botanical taxon” de wetenschappelijke naam van een plant intikt, kun je zien welke aanvragen er gedaan zijn en in welke gevallen reeds kwekersrecht is verleend. Zoek bijvoorbeeld eens op Phalaenopsis Blume of op Solanum tuberosum.
Je kunt nu zien welke kwekersrechten in behandeling (active), toegewezen (granted) of geweigerd (rejected) zijn.
Kwekersrecht geldt niet automatisch voor alle landen. Bij het CPVO kun je kwekersrecht aanvragen voor de EU. Ook in steeds meer andere landen kun je echter je ras beschermen. Een kaartje met de landen die een UPOV-verdrag ondertekend hebben en dus erkennen dat er kwekersrecht bestaat, vind je op de website van de UPOV.
http://www.upov.int/overview/en/upov.html
Een kwekersrecht blijft niet eeuwig geldig. In de meeste gevallen gaat het om een periode van 25 jaar, soms 30 jaar. Daarna is het ras vrij en mag iedereen het dus vrij vermeerderen. Een periode van 25 jaar lijkt heel lang, maar om de investering die het vergt om een goed ras te ontwikkelen terug te verdienen, is het misschien juist een korte periode.
Verschillende instanties
Een van de instanties die zich bezighouden met kwekersrecht is Naktuinbouw in Roelofarendsveen. Bron: Naktuinbouw.
Er zijn flink wat instanties die zich bezighouden met kwekersrecht. Hieronder iets meer informatie over een paar hiervan.
Raad voor Plantenrassen http://plantenrassen.rassenregister.com/ Bij deze instantie kun je een aanvraag voor kwekersrecht in Nederland indienen.
Community Plant Variety Office www.cpvo.eu/ Bij deze instantie kun je een aanvraag voor kwekersrecht in de Europese Unie indienen. Met één aanvraag dus kwekersrecht in een flink aantal landen.
Naktuinbouw http://www.naktuinbouw.nl/ De Naktuinbouw verwerkt de inzendingen en voert de technische onderzoeken uit.
NAK http://www.nak.nl/ voert onder verantwoordelijkheid van de Naktuinbouw de proeven uit voor landbouwgewassen.
BKD http://www.bloembollenkeuringsdienst.nl/ De Bloembollenkeuringsdienst voert onder verantwoordelijkheid van de Naktuinbouw de proeven uit voor bloembollen.
Plantum: http://www.plantum.nl/ Dit is de branchevereniging voor bedrijven die veredelen, vermeerderen of handelen in uitgangsmateriaal.
UPOV: http://www.upov.org/ Dit is een organisatie die zich wereldwijd met kwekersrecht bezighoudt, bijvoorbeeld door ervoor te zorgen dat er verdragen tussen verschillende landen worden afgesloten.
Breeders exemption
Sommige dingen mag je nog wel doen met rassen die beschermd worden met kwekersrecht. Een daarvan is het gebruiken van deze rassen om mee te kruisen. Ook als een ras kwekersrechterlijk beschermd is, mag je deze dus als vader- of moederplant gebruiken om nieuwe rassen te ontwikkelen. Dit noemt men de breeders exemption.
Natuurlijk moet het ras dat je vervolgens ontwikkelt wel anders zijn dan het ras dat je hebt gebruikt om mee te kruisen.
Met deze breeders exemption wordt voorkomen dat het bestaan van kwekersrecht een belemmering vormt voor het ontwikkelen van nieuwe rassen.
Farmers’ privilege
Een andere uitzondering vormt de farmers’ privilege. Dit houdt in dat boeren onder bepaalde voorwaarden hun eigen zaaizaad/pootgoed mogen produceren. In Nederland zijn hiervoor mogelijkheden voor aardappels en granen.
Wie zijn eigen uitgangsmateriaal wil produceren van kwekersrechterlijk beschermde rassen, moet hiervoor echter wel een vergoeding betalen. Dit kan gedaan worden door voor 15 mei een melding te doen. Meer informatie en de benodigde formulieren vind je op de volgende website:
http://www.eigenzaaizaad.nl
Vragen/opdrachten
1. Zoek het formulier op dat je nodig hebt als je kwekersrecht aan wilt vragen voor een nieuwe roos. Noem vier kenmerken van je nieuwe ras die je moet invullen op het formulier.
2a. Zoek twee Phalaenopsisrassen van verschillende bedrijven op waarvoor kwekersrecht is verleend.
b. Probeer de website van de bedrijven die deze rassen hebben aangemeld te vinden.
3. Leg uit waarom kwekersrecht dringender is voor een bedrijf dat erwtenrassen (erwt is een zelfbestuiver) ontwikkelt dan voor een bedrijf dat maisrassen (F1-hybriden) ontwikkelt.
4. Je teelt een tarweras met kwekersrecht. Je wilt een deel van je oogst gebruiken als zaaizaad voor volgend jaar.
a. Mag dat?
b. Onder welke voorwaarden?
c. Hoe zit dit bij erwten?
Eindtoets bij Het ontwikkelen van een ras
Toets: Eindtoets bij "Het ontwikkelen van een nieuw ras".
Start
Excelbestand Toets Bruikbare Planten
