In het tweede deel van onze blogserie over plantenveredeling zoomen we in op DNA, de genetische code die ligt opgeslagen in elke cel van iedere levende plant. Het DNA is de sleutel tot de eigenschappen van planten. Als kwekers een betere, sterkere plant willen ontwikkelen selecteren ze de beste genen om door kruising een nieuwe generatie te creëren met de eigenschappen waar dat DNA voor staat.
Inhoudsopgave
Plantenveredeling En DNA
Plantenveredeling is een vak apart en het werkterrein van specialisten, maar de basisprincipes zijn vrij eenvoudig te begrijpen. Kwekers selecteren bij plantenveredeling op bepaalde eigenschappen. Die eigenschappen zijn genetisch: ze zijn vastgelegd in het DNA dat in elke cel van een plant ligt opgeslagen.
DNA is eigenlijk een biochemische code: een soort recept waarmee een cel bepaalde eiwitten kan produceren. Met die eiwitten kan het organisme (de plant) verder groeien, van kleur of smaak veranderen, sneller bloeien, zichzelf beschermen tegen ziektes, of meer vruchten en bloemen produceren. De essentie van plantenveredeling is dan ook om te zorgen dat je het DNA van een fantastische plant ertussenuit pikt en dat vervolgens reproduceert, zodat het DNA én de gewenste eigenschappen terugkeren in de volgende generatie planten.
DNA, ofwel desoxyribonucleïnezuur, is een enorm lang molecuul. DNA vind je in de celkern van elke cel van iedere plant of dier. Eigenlijk is een DNA molecuul een receptenboek met duizenden recepten, die allemaal zijn beschreven met maar vier verschillende ‘letters’: A, T, C en G. Het gaat hier natuurlijk niet om echte letters, maar om vier verschillende stoffen. Dit zijn de nucleotiden adenine (A), thymine (T), cytosine (C) en guanine (G).
Een DNA molecuul zit eruit als een dubbele spiraal, ook wel dubbele helix genoemd. Je zet de vorm van DNA terug in het logo van Amsterdam Genetics, maar dan verweven met de drie kruizen uit het stadswapen van Amsterdam. Niet zo gek natuurlijk, want we zijn beroemd geworden door onze zelf ontwikkelde wietzaden. En dat heeft alles te maken met jarenlange zorgvuldige plantenveredeling met het beste DNA dat er bestaat.
De Evolutie Van DNA
DNA moleculen vind je in de kern van elke cel van iedere plant. Andere vormen van DNA vind je trouwens ook in de minder centrale delen van een plantencel, zoals in de mitochondriën en bepaalde deeltjes in het plasma. Om het overzichtelijk te houden beperken we ons hier even tot het ‘reguliere DNA’ in de celkern.
De lange, uitgerekte DNA moleculen van de dubbele helix zitten bijna altijd in een compacte, opgerolde vorm in de celkern. Deze samengetrokken, robuuste vorm van DNA noemen we ‘chromosomen’. Het enige moment waarop de chromosomen zichzelf ‘uitvouwen’ tot lange DNA strengen is de celdeling, wetenschappelijk vaak mitose genoemd.
Op het moment dat een chromosoom zich uitstrekt tot een dubbele DNA helix kan de code van ATCG nucleotiden worden gekopieerd. In dit simpele gegeven schuilt het geheim van de complete evolutie van al het leven op aarde. Een cel kan zichzelf tijdens de mitose vermenigvuldigen tot twee nieuwe cellen, elk met exact hetzelfde DNA als de oorspronkelijke cel. Daarvoor rolt de cel het DNA uit, waarna het hele molecuul als een soort microscopische ritssluiting uit elkaar wordt getrokken.
Deze twee helften stellen elk hun gedeelte van de ATCG code bloot aan een ‘kopieermolecuul’, het zogenaamde messenger RNA dat qua vorm sterk lijkt op DNA. Op elke A komt weer een T, en op elke C een nieuwe G, en vice versa . Zo krijg je dus twee identieke kopieën van wat eerst die ene dubbele helix was, allebei met precies hetzelfde DNA receptenboek aan boord. Dat betekent dat de twee nieuwe cellen allebei dezelfde eigenschappen zullen vertonen als de oorspronkelijke cel. Dit proces wordt overerving genoemd. Het is de basis van de erfelijkheidsleer, een tak van de biologie die de wetenschappelijke basis vormt van plantenveredeling.
Erfelijkheid
Overerving vindt continu plaats in elk levend organisme. Zo kan een plant of dier oude, dode cellen vervangen door nieuwe kopieën. Dit is ook hoe je wietplant (of je cactus of kat) groeit: door van één cel twee cellen te maken wordt het organisme steeds groter, van de eerste cellen die na de bevruchting ontstaan tot de gigantische ‘klomp cellen’ die een volwassen sequoiaboom of blauwe vinvis vormt.
Celdeling en erfelijkheid verklaren ook waarom jij op je ouders lijkt, en waarom mensen die lang rond een bepaald gebied op aarde wonen steeds meer op elkaar gaan lijken. Bovendien verklaart het de principes achter plantenveredeling, en dus ook waarom je wietzaadjes kunt bestellen die precies uitgroeien tot de veredelde strains die jij graag wilt growen.
Voortplanting En DNA Kopiëren
Okay. We hebben nu gezien dat in elke cel van een plant hetzelfde DNA zit, en dat dit DNA receptenboek zichzelf kan kopiëren om nieuwe cellen te maken. Hoe helpt dit mechanisme dan bij plantenveredeling?
Er is iets cruciaals dat we je nog niet hebben verteld: naast mitose is er nóg een vorm van celdeling, namelijk meiose. Hierbij splitst het DNA in de chromosomen zich net als bij meiose, maar daarna gebeurt er iets anders. De cel splitst zichzelf op tot twee geslachtscellen, met elk de helft van de dubbele DNA helix in de celkern.
Deze ‘halve DNA cellen’ kunnen vervolgens samensmelten met de geslachtscellen van andere planten: in het geval van wietplanten kunnen mannelijke cellen uit het stuifmeel samensmelten met geslachtscellen in de bloem van een vrouwtjesplant. Dat gebeurt tijdens de bestuiving: precies wat een grower meestal wil voorkomen, maar voor de kweker juist essentieel om nieuwe kruisingen te kunnen ontwikkelen!
Bij de versmelting van twee verschillende geslachtscellen gebeurt iets bijzonders. Er wordt een nieuwe cel gevormd, met daarin een spontane combinatie van stukjes DNA uit de vaderplant en de moederplant. Het is een beetje alsof je met een heleboel dobbelstenen gooit: het aantal mogelijke uitkomsten is enorm omdat er zoveel verschillende genen zijn om nieuwe combinaties mee te maken.
Deze nieuwe DNA combinaties vind je terug in de zaden die een bestoven vrouwtjesplant vormt (en die je als grower eigenlijk niet in je oogst wilt vinden). De ouderplanten hebben zich samen -letterlijk – ‘voort-geplant’.
De nieuwe, compleet unieke DNA code vormt de basis van een nieuw individu: het zaadje dat als ‘kindje’ ofwel als nageslacht van de twee ouderplanten de nieuwe generatie gaat vormen. Lukt het dat zaadje om te ontkiemen en uit te groeien tot een nieuwe plant, dan zal die nieuwe plant eigenschappen van beide ouders laten zien. Het kan ook niet anders, want elke cel in de jonge plant is door meiose een kopie van die eerste cel, met de mix van recepten uit de moeder- en vaderplant aan boord. Hiervan maken kwekers slim gebruik bij plantenveredeling.
Hoe Kwekers De Evolutie Van Planten Sturen
Na deze uitgebreide beschrijving van DNA, celdeling en erfelijkheid komen we nu eindelijk uit bij echte plantenveredeling. Daarbij maakt het weinig verschil of het nou om het veredelen van tomatenplanten gaat, of appelbomen, of cannabis. Wat kwekers namelijk doen met al die genetische kennis van tegenwoordig is heel gericht de evolutie van tomaten, appel, of cannabis soorten een bepaalde kant op sturen.
In de natuur en bij landrassen verloopt evolutie via voortplanting en spontane mutaties (willekeurige veranderingen of kopieerfouten) in het DNA. Soms wordt daardoor een bladzijde uit het receptenboek verkeerd gekopieerd. Meestal leidt dat tot niets: zulke mutaties komen continu voor in elk organisme, opgebouwd uit miljarden cellen die blijven delen. Logisch dat er af en toe iets mis gaat dus. Meestal is er niets aan de hand.
Heel soms leidt zo’n kopieerfout tot een nieuwe combinatie die wel iets ‘doet’ met het organisme. Vaak moet zo’n gemuteerde cel zichzelf eerst een heleboel keer delen om genoeg effect te hebben voor het organisme (de plant) als geheel. Meestal is dat iets negatiefs: een erfelijk gebrek dus, kort gezegd. Erfelijke gebreken vormen een nadeel voor het organisme, zoals een ziekte, een gebrekkige stofwisseling of structurele problemen zoals misvormde bladeren.
Geniale Genetica: Spontane Mutaties
Maar in uitzonderlijke gevallen is zo’n spontane mutatie toevallig een geniale verandering. Dat gebeurt wanneer de nieuwe eigenschap het individu een voordeel biedt boven de ‘normale’ exemplaren uit dezelfde generatie. Stel dat jouw wietzaadje door puur toeval gemuteerd DNA bevat, waardoor er een wietplant uit groeit die twee keer zo goed tegen toprot kan als andere planten van dezelfde strain. Dikke kans dat die plant en haar toppen het overleven als er schimmel ontstaat, terwijl je de ‘normale’ planten niet meer kunt oogsten. Zou jij die plant weggooien omdat er blijkbaar gemuteerd DNA in zit?
Nee dus. Dat is precies de beslissing die kwekers ook proberen te nemen. Zien ze een uitzonderlijk mooi, groot, sterk, of smakelijk (en dus ‘goed’) exemplaar, dan selecteren ze de plant en proberen door te kruisen een nieuwe generatie planten te krijgen die de spontane mutatie overerven. Dan ontstaat er dus door die plantenveredeling een nieuwe strain, met hogere weerstand tegen bijvoorbeeld toprot dan haar voorouders.
Cannabis DNA En Plantenveredeling
De evolutie van elk landras van iedere plantensoort en van al het natuurlijke leven is gebaseerd op die spontane mutaties. In elke generatie worden mutanten geboren met afwijkingen. Vaak merk je er niets van, soms is zo’n mutant zwak of sterft het zelfs aan de gevolgen van de mutatie. Soms heeft de mutatie juist voordelen waardoor het betere kansen heeft dan de rest om te overleven en zich voort te planten.
Dat gebeurt vooral als de selectiedruk van de omgeving verandert, bijvoorbeeld wanneer het klimaat opwarmt of als er een nieuw roofdier of onbekende ziekte de kop opsteekt. Plotseling is de bestaande genetica niet meer zo ideaal en krijgen mutanten een kans. Dat is het bekende (en vaak verkeerd begrepen) principe van survival of the fittest: degene die het beste is aangepast heeft meer kans om te overleven, en dus om zich voort te planten en zo zijn/haar DNA en eigenschappen door te geven aan de volgende generatie.
Als dat gebeurt, wordt de kans dus groter dat je in de volgende generatie weer meer nakomelingen ziet met diezelfde gunstige mutatie. Blijft de nieuwe situatie voortbestaan, dan zullen die gemuteerde nakomelingen ook weer meer kans hebben om hun DNA aan een volgende generatie door te geven, enzovoorts. Op die manier kan een nieuwe eigenschap zich verspreiden door de populatie.
Zo werkt Charles Darwin’s belangrijke principe van natuurlijke selectie: de omgeving ‘selecteert’ door toeval welke exemplaren het meest geschikt zijn om te overleven. De meest geschikte (Engels: ‘fittest’) exemplaren overleven en hebben zo meer kans om hun DNA naar de volgende generatie over te dragen.
Natuurlijke Selectie Of De Keuze Van De Kweker?
Denk nou niet dat er een ‘plan’ zit achter dit machtige evolutionaire mechanisme. En ook niet dat ‘fitness’ iets te maken heeft met wat je in de sportschool doet.Wie de ‘fittest’ is, en dus wie er meer overlevingskansen heeft, wordt achteraf bepaald door het brute geweld waaraan de omgeving het individu blootstelt. E is niemand die ‘bedacht’ heeft dat een koe meer overlevingskansen heeft met een stel hoorns als verdediging. Die hoorns zijn het gevolg van een lange of korte reeks toevallige mutaties, die steeds een klein voordeel opleverden ten opzichte van de rest van de koeien.
De selectiedruk uit de natuurlijke omgeving is de uiteindelijke scheidsrechter die beslist of een mutatie ‘werkt’ of niet, en dus of je hem vaker terug gaat zien in de toekomstige generaties.
Verder is de willekeur en de spontane grilligheid van natuurlijke selectie, onwetenschappelijk uitgedrukt, een behoorlijk rommelig verhaal waarbij er geen ‘bedoeling’ te vinden is: voortplanting is als rollen met de dobbelstenen en hopen dat er iets moois uit komt.
Die grilligheid heeft wel voordelen (anders was de evolutie nooit zo ver gekomen zou je denken). Het leidt namelijk tot steeds meer diversiteit binnen een soort, en tot het ontstaan van nieuwe soorten met eigen sterke eigenschappen om te overleven in hun specifieke habitat. Komt er een nieuwe ziekte, dan is er een grote kans dat sommige individuen daar toevallig beter tegen kunnen door een mutatie die tot dat moment nog nutteloos leek.
Plantenveredeling En DNA: De Risico’s
Omgekeerd kan een gebrek aan diversiteit heel vervelend uitpakken. Als je bij plantenveredeling te ver gaat, kan dat grote gevolgen hebben. Dit heeft in de geschiedenis van de plantenveredeling al vaker problemen opgeleverd. Het risico zit hem in het ontstaan van een monocultuur, dus een soort met bijna alleen maar identieke planten met hetzelfde DNA.
Als zo’n monocultuur ineens te maken krijgt met plagen en ziektes, of bijvoorbeeld klimaatverandering, loop je de kans dat alle planten het loodje leggen. Geen nieuwe generaties meer dus, en dat is het einde van de zorgvuldig verelde genetische lijn. Gebeurt dat bij je favoriete haze strain, dan is dat mooi balen. Gebeurt het bij belangrijke voedselgewassen, zoals momenteel bijvoorbeeld bij bananen het geval is, dan kan dat tot hongersnood en enorme maatschappelijke ellende leiden.
Hierin schult ook de belangrijkste reden voor de expedities van strain hunters: ze zijn op zoek naar de oorspronkelijke robuustheid van landrassen om dit soort rampen te voorkomen. Deze avonturiers kunnen net zo goed op zoek zijn naar oude aardappelsoorten als naar oorspronkelijke cannabis genetica.
Kwekers houden enorm van planten, maar ze zijn meestal niet zo dol op de grilligheid van de evolutie, om begrijpelijke redenen. Evolutie schiet namelijk niet echt op: het heeft miljarden jaren geduurd voordat er uit de eerste levende cel een fatsoenlijke haze plant of een handige grower ontstond.
Iets concreter: een kweker kan niet miljoenen jaren afwachten tot je precies de mutatie krijgt voor de nieuwe eigenschap die je wilt zien. Daarom ruilen ze de robuustheid van natuurlijke selectie om voor de technische efficiëntie van gerichte plantenveredeling.
Cannabis Verdeling & Amsterdam Genetics Zaden
Daarom helpen kwekers de evolutie een handje, en dat proces noemen we dus veredeling. In al die eeuwen van gewasveredeling hebben boeren en kwekers heel wat geleerd: ook voordat we wisten dat cellen, DNA en erfelijkheid bestonden hebben we heel goed gekeken naar de voortplanting van onze gewassen. Daardoor hebben we slimme technieken bedacht om eigenschappen van onze belangrijkste gewassen steeds sterker door te ontwikkelen.
En precies daarom kunnen we elke avond genieten van prachtige volronde, zoete, rood glanzende tomaten. En na het eten kunnen we nu ook proeven van de allermooiste, sterkste, en smakelijkste wietsoorten die de mensheid heeft kunnen ontwikkelen. Natuurlijk vind je de beste voorbeelden van die veredelde genetica in onze webshop: Amsterdam Genetics staat bovenaan een lange keten van duizenden jaren evolutie en professionele cannabis veredeling.
Bestel Ons Beste DNA Hier
Al onze strains zijn kruisingen tussen oudere succesvolle strains, die door jaren van zorgvuldige selectie uiteindelijk voortkwamen uit de eerste landrassen. Dat is cannabis veredeling in een notendop. Hoe je dat proces van kruisen en selectie zelf kan sturen is het onderwerp van de volgende blogs in deze serie!
