Tomatenplanten in Vlaamse proeftuincentra dragen momenteel sensoren die de beweging van hun bladeren oppikken. Zo kan een teler op termijn de ideale temperatuur, licht- en waterhoeveelheid voorzien en snel ingrijpen bij stress.
Ook planten krijgen te maken met stress. Het meest herkenbare geval is misschien wel dat van de vergeten kamerplant die in geen tijd lijkt te verwelken. Eén van de manieren waarop planten kunnen omgaan met te veel of te weinig water, licht of hitte is via bladbewegingen. Zo zal de schaduw van een buur er vaak voor zorgen dat planten hun bladeren uitstrekken. Om toch maar dat extra beetje licht mee te pikken. Maar wanneer tijdens een overstroming de wortels zonder zuurstof vallen, is de zaak iets complexer. Waar een soort als tomaat de bladeren buigt en de pauzeknop indrukt, pakken andere soorten het anders aan. Die proberen letterlijk boven het water uit te komen en zetten een groeispurt in.
Zonder stress kennen de meeste planten een cyclisch groeipatroon. Tijdens de dag vangen ze licht op en groeien ze en naar de avond toe valt dit stil. Het is net deze groeicyclus die een schommelende beweging van de bladeren veroorzaakt. En die schommeling is bij veel plantsoorten één van de eerste kenmerken die wegvallen wanneer groeiomstandigheden verslechteren. Wanneer ze stress hebben dus.
Het zijn condities die zowel verstokte plantliefhebbers als landbouwers koste wat het kost willen vermijden. Maar je kan moeilijk elke plant continu in de gaten houden. Geïnspireerd door wearables voor de mens, heb ik een sensor ontwikkeld die in real-time de bladpositie kan registreren. De technologie zelf verschilt niet al te veel van hetgeen je kan terugvinden in smartwatches en drones, en laat toe heel nauwkeurig de bladactiviteit te bepalen.
De beweging van planten is complex en vaak soortspecifiek. Met sensoren pikken we nuances op die anders verloren gaan
De taal van beweging
Elke vogel zingt zoals hij gebekt is. En dat is niet anders voor planten. Alleen komt het er bij planten uit in de vorm van bewegingen. Bewegingen die verschillen tussen en zelfs binnen soorten. Hoe kunnen we dan ooit die taal begrijpen, of zelfs beheersen? Door kleine nuances op te pikken met behulp van sensoren en zo een ‘Plantentaal voor beginners’ samen te stellen.
Zo heb ik ontdekt dat de beweging van kropsla of maïs heel mooi samenhangt met de groei. Hoe groter de slakrop wordt, hoe meer de bladeren bij elkaar gedrukt worden. Voor een gewas zoals maïs, dat heel rechtop groeit, lijkt de stengel dan weer een slingerbeweging te maken telkens er een nieuw blad tevoorschijn komt.
Hoe kan de tuinder dit dan juist gaan toepassen? Door de beweging van bladeren en vruchten op te volgen in de tijd, krijg je een idee van de groei, kan je die sturen en kan je misschien zelfs voorspellingen maken. Beter nog, je kan snel ingrijpen wanneer planten stress ervaren. We hebben zelf de proef op de som genomen en soorten zoals tomaat, komkommer en zelfs banaan aan droogte, verzilting of overstroming blootgesteld.
Tomayto, tomahto
Daarbij heb ik voornamelijk gefocust op hoe zuurstofgebrek in de wortels de bladeren van tomatenplanten laat bewegen. Menig hobbytuinier zal beamen dat het teveel aan regen in de Belgische zomermaanden zijn/haar tomatenplanten geen deugd doet. En dat is te zien aan, jawel, de neerhangende bladeren ten gevolge van een tekort aan zuurstof.
Bladbeweging is een onderdeel van het arsenaal aan stressresponsen bij planten. Een goede manier om soorten te selecteren op hun weerbaarheid
En daar knelt de schoen. Hoewel die buigende bladeren duidelijk een overlevingsstrategie zijn, is het belang ervan nog steeds onduidelijk. Is er een verband tussen de beweging en de groei van de tomaat? Met mijn sensoren heb ik geprobeerd om hier meer duidelijkheid in te krijgen. Tientallen tomatenrassen heb ik opgekweekt en met de voeten in het water gezet. Elk van die rassen heeft een specifieke genetische code of vingerafdruk. En ook een beweging die hier en daar verschilt van die van de andere rassen. Die twee puzzels heb ik gelegd en geprobeerd met elkaar te verbinden. Want als er rassen zijn die meer of minder bewegen en daardoor beter of slechter overleven, zou dat wel eens een interessant kenmerk kunnen zijn. Voor de selectie van planten die beter om kunnen gaan met overstroming. Of voor een boost in de weerbaarheid van bestaande rassen door genetische modificatie.
En wat blijkt nu? De ene tomaat is inderdaad de andere niet. Mijn sensoren waren in staat tomatenrassen uit elkaar te houden. Of we de genetica die achter deze verschillen schuilt ook kunnen ontrafelen is een ander verhaal. Maar daar wordt momenteel aan gewerkt. Ik heb alvast een aantal genen geïdentificeerd die een deel van de puzzel zouden kunnen helpen oplossen. De volgende stap is nagaan of we via die genen de buiging, de groei of zelfs de overleving van tomaat kunnen beïnvloeden.
Nature-nurture
En dat is waartoe mijn onderzoek geleid heeft. Een tool die gebruikt kan worden om de bewegingstaal van planten te bestuderen. Een tool die telers toelaat hun planten te geven wat ze nodig hebben, wanneer ze het nodig hebben. Een tool die de landbouw kan helpen tegemoet te komen aan de uitdagingen van nu en de toekomst. Door te begrijpen, te doseren en te selecteren. Of, om het met de woorden van Einstein te zeggen: “Look deep into nature, and then you will understand everything better”.
Batist Geldhof dingt mee naar de Vlaamse PhD Cup 2024. Ontdek meer over dit onderzoek op www.phdcup.be.
