De energiecrisis heeft ervoor gezorgd dat telers zuiniger met energie om zijn gegaan en kouder zijn gaan telen. Victor Boekestein van Reflect4Business heeft in bestaande wetenschappelijke literatuur gekeken wat er al bekend is over koudebestendige rassen en over kouder telen. Hieronder een samenvatting van hetgeen hij onderzocht. Wie wist er bijvoorbeeld dat er 'anti-vrieseiwitten' bestaan?
Genetische modificatie
Een mogelijke manier om kassen minder te hoeven verwarmen, is gebruikmaken van koudebestendige planten. Op dit gebied heeft genetische modificatie al het één en ander klaargespeeld, ontdekte Victor.
De groep meest onderzochte kasplanten voor groenteteelt bestaat uit verscheidene tomatensoorten. Afhankelijk van het soort kon, met behulp van genetische modificatie, de weerstand tegen lagere temperaturen verhoogd worden door een toename in activiteit te faciliteren van anti-oxidatieve mechanismen, zo bleek in 2021 al uit een studie (Cold acclimation and prospects for cold-resilient crops).
Stressfactoren zoals lagere temperaturen zorgen voor een toename in de productie van reactieve zuurstof, zagen onderzoekers in 2014. In te grote hoeveelheden kan dit tot celbeschadiging leiden in de planten. Anti-oxidatieve mechanismen zorgen ervoor dat deze zuurstofatomen op een onschadelijke manier gebonden worden, waardoor ze niet meer kunnen reageren. Bij een andere mutant kon men de schade aan plantencellen verminderen door de activiteit van het enzym Superoxide dismutase (SOD) te vergroten (voorbeeld van een antioxidatief mechanisme).
Kinderziektes te verhelpen
Ook kon lichtgerelateerde schade verminderd worden door de activiteit van het mechanisme Non-photochemical quenching (NPQ) te vergroten. Daar moet echter tegenovergesteld worden, dat deze mutant ook minder en kleinere tomaten produceerde met minder zaden, zagen onderzoekers in 2011. Voorlopig zijn er dus nog een aantal kinderziektes te verhelpen, constateert Victor.
Een andere voorbeeld betreft genetische modificatie voor de productie van anti-vrieseiwitten, die ijskristallen binden zodat ze cellen niet kunnen beschadigen. Hiermee kon een afname van elektrolytverlies bereikt worden tot wel 60 procent, schreven onderzoekers in 2021. Elektrolyten helpen planten met het conserveren van hun mineraalbalans en ondersteunen bepaalde essentiële processen zoals fotosynthese en respiratie.
Voor een concreter beeld van wat er mogelijk is, kun je kijken naar een model plant zoals Arabidopsis. Deze plant kon zodanig gemuteerd worden, dat het een temperatuur van -8°C (4°C lager dan normaal) kon overleven.
Micro-organismen
Een andere methode betreft micro-organismen. Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) zijn de meest bekende micro-organismen. Deze organismen groeien op de wortels van planten, waar de plant voedingsstoffen levert en de AMF antioxidanten en bepaalde hormonen leveren. Die hormonen kunnen groei en fotosynthese verbeteren onder minder optimale condities.
Andere micro-organismen zijn rhizobacteriën. Deze groeien ook op de wortels van planten, maar zij kunnen o.a. de chlorofylconcentratie en de nutriëntenopname doen toenemen. Dit zorgt voor een betere groei van deze planten. Daarnaast zorgen ze voor een toename in activiteit van antioxidatieve mechanismen. Bij tomaten bijvoorbeeld levert een symbiose met Pseudomonas Vancouverensis en Pseudomonas Fredericksbergensis, minder membraanschade op. Ook nam de concentratie proline toe en werd de activiteit van de antioxidatieve mechanismen verhoogd, deelden onderzoekers in 2021 naar aanleiding van onderzoek.
Neveneffecten van koudere kas
De neveneffecten van een koudere kas moeten ook meegewogen worden, meent Victor. Hij kwam studies tegen die hier al over gingen, nog voor het uitbreken van de energiecrisis. Een lagere temperatuur in de kas heeft bijverschijnselen, waardoor een aantal positieve effecten van een koudere kas (gedeeltelijk) teniet gedaan kunnen worden.
Een eerste bijwerking van een koudere kas is een vermindering van de opname van water en voedingsstoffen. Hierdoor blijft er meer water over en neemt de luchtvochtigheid toe waardoor ziekten als Botrytis problemen kunnen geven. Door minder water te gebruiken kan het risico ingeperkt worden. Ook moet de hoeveelheid voedingsstoffen afgestemd worden op de verminderde opname. De luchtvochtigheid kan verder worden gecontroleerd met ventilatie en (net) genoeg verwarming om condensatie te voorkomen.
De tweede bijwerking vloeit voort uit de eerste, schreven onderzoekers in 2015. Een koudere voedingsbodem vergroot de kans op wortelrot door Pythium, Rhizoctonia and Thielaviopsis. Hiertoe zullen fungiciden toegepast moeten worden, die echter door de koudere bodem trager werken.
Vertraging van levenscyclus
Een derde bijwerking is wat positiever. Een koudere kas vertraagt de levenscyclus van veel insecten en mijten. Dat zagen onderzoekers in 2020 en 2015 al in onderzoeken. In de vroege stadia van de groei van de planten zal dus minder behandeling nodig zijn. Al zal het dan wel handiger zijn om bestuivers ook later te introduceren, hoewel hommels al bij 6°C kunnen vliegen. Tijdens de warmere lente kunnen insecten daarentegen snel hun intrede maken, dus het respijt is van korte duur.
De laatste bijwerking speelt in op het temperatuurverschil. Een koudere kas levert een kleiner temperatuurverschil (tussen dag- en nachttemperaturen), waardoor planten minder snel kunnen groeien. Hier kan genetische modificatie dus uitkomst bieden.
Conclusies
Het effect van koudere kassen kan tot een vermindering van energieverbruik leiden waardoor, geld bespaard kan worden. Door planten beter bestand te maken tegen koudere temperaturen, kan dat worden bewerkstelligd. Dit kan met behulp van genetische modificatie en met een diversifiëring van de micro-organismen, die in de voedingsbodem leven. In dat laatste geval kan het ook helpen bij het beschermen van de planten tegen ziekten met behulp van rhizobacteriën. De effectiviteit van deze methode hangt sterk af van de plant en het micro-organisme.
De koudere kas brengt ook onvoorziene kosten met zich mee in de vorm van een verhoogd risico op ziekten en minder groei. De koudere kas levert daarentegen ook onvoorziene baten in de vorm van minder watergebruik en minder insecten in de vroege levensfase van planten.
Bronnen:
- https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2667064X21000270
- https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fenvs.2014.00053/full
- https://ag.umass.edu/greenhouse-floriculture/fact-sheets/growing-on-at-cooler-than-optimum-temperatures
- https://www.science.org/content/article/gene-helps-plants-weather-cold
- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3129041/
Voor meer informatie: 
Victor Boekestein
Reflect4Business
Pastoor van Vessemstraat 16
4882 NJ Klein Zundert
office@reflect4business.com
www.reflect4business.com
