Zaadloze Vruchten & Groenten: Van Genetica tot Supermarkt

Historische Achtergrond

De eetbare delen die we vruchten noemen, zijn de rijpe ovariën van planten. In de natuur verspreiden zaden zich wanneer vrucht op de grond valt of wordt gegeten en uitgeplast door dieren, de vrucht als leveringssysteem gebruikmakend. Voor consumenten kunnen zaden echter een hinder zijn - denk aan de bittere zaden in druiven of de harde pitten in perziken. Om eetplezier te vergroten, hebben tuinbouwers zaadloze variëteiten gekweekt. Zaadloze druiven vertegenwoordigen nu meer dan de helft van de VS-markt, de navel sinaasappel is een vastbestandteil van de citrusindustrie, en zaadloze watermeloen is in populariteit gegroeid sinds haar debuut in de jaren '90. Het creëren van een nieuwe zaadloze ras omvat nauwkeurig kruisen en kan decennia duren voordat een variëteit klaar is voor commerciële vrijgave.

Geschiedenis

Plantveredeling om eigenschappen als kleine zaden of grotere vrucht te bereiken, dateert uit de vroegste landbouw. De wetenschappelijke basis ontstond in de midden 19e eeuw toen Gregor Mendel zijn erfelijkheidswetten publiceerde, identificerend dat eigenschappen in discrete eenheden - wat we nu genen noemen - worden doorgegeven. Hoewel Mendel's werk decennia dormant lag, werd het in de vroege 20e eeuw herontdekt, wat leidde tot het begrip dat genen, samengesteld uit allelen (dominante en recessieve vormen), plantkenmerken besturen. In veredeling is het doel om gewenste allelen van beide ouders te combineren; als een eigenschap recessief is, moeten beide ouders het dragen voor de nakomeling het te uiten.

Zaadloze variëteiten ontstaan vaak uit natuurlijke mutaties. De navel sinaasappel ontstond uit een enkele mutatie gevonden in een Braziliaanse boomgaard in de 1800s. Alle moderne navel sinaasappels gaan terug op die boom. Europese zaadloze druiven, eerst gekweekt in de 19e eeuw, stammen van een stam - bekend als Thompson - die een genetische abnormaliteit draagt die zaadabortie veroorzaakt. Hoewel bestuiving plaatsvindt, stopt het embryo met ontwikkelen na een paar weken, wat alleen kleine, niet-voedende stipjes in de vrucht achterlaat. Kwekers passen gibberelline toe, een natuurlijke groeihormoon, om sapvolle vrucht te bevorderen ondanks de gearresteerde zaden.

Zaadloze watermeloen trad in de jaren '90 de VS-markte binnen. Deze variëteiten zijn steril omdat ze drie chromosoomsets bezitten (triploid), terwijl normale watermeloenen diploïde zijn. Triploidie wordt bereikt door een diploïde plant te bestuiven met een tetraploïde (vier-chromosoom) ouder. De resulterende hybride erft één chromosoom van de diploïde en twee van de tetraploïde, wat resulteert in vrijwel zaadloze vrucht die geoogst en verkocht kan worden.

Onderzoek & Ontwikkeling

Het ontwikkelen van een nieuwe zaadloze variëteit is een arbeidsintensief onderneming. Onderzoekers in landbouwlaboratoria of overheidsstations screenen duizenden zaailingen op de gewenste eigenschappen. Een zaadloze vrucht moet ook in smaak, ziektebestendigheid en uiterlijk gelijk of superieur zijn aan gezaaide tegenhangers. Bijvoorbeeld, de Flame Seedless druif - een prijswinnende rode variëteit - was het product van veredeling onder meer dan 100.000 zaailingen en vijf oudercultivars.

Traditionele veredeling produceerde zaadloze vrucht met ongeveer 15% succesratio: een gezaaide vrouwelijke gekruist met een zaadloze mannelijke zou zaadloze nakomelingen opleveren ongeveer een op de zes kruisingen. Moderne weefselcultuurbeschikkingen hebben dit proces versneld. Bij druiven worden geaborteerde zaden van een zaadloze lijn gekweekt in een petrischaal, dan gekruist met andere zaadloze stammen, wat nakomelingen oplevert die 50-100% zaadloos kunnen zijn. Vergelijkbare weefselcultuurbeschikkingen worden toegepast op watermeloenen en zelfs tomaten, wat de tijd van concept tot markt drastisch vermindert.

Teelt

Opschalen

• Nadat een nieuwe stam gefinaliseerd is, licentiëren commerciële zaadkwekers het materiaal en beginnen met massaproductie van zaad of zaailingen. Voor zaadloze watermeloenen beginnen kwekers met tetraploïde (vier-chromosoom) planten, die ze in geïsoleerde velden ten minste drie mijl van andere watermeloenen planten om kruisbestuiving te voorkomen. Deze velden, typisch één tot vijf acre, worden vaak omringd door gewassen zoals maïs. Bijen bestuiven de tetraploïde planten, producerend zaadmateriaal dat dan naast diploïde variëteiten geplant wordt. Handmatige bestuiving zorgt ervoor dat diploïde stuifmeel tetraploïde bloemen bestuift, wat resulteert in triploïde vrucht die het zaadloze kenmerk draagt. Deze zaden worden aan boeren verkocht.

Ontkieming

• Triploïde zaden zijn gevoelig en profiteren van gecontroleerde ontkieming. Ze worden meestal in kassen gestart, waar temperaturen rond 85°F (29°C) worden gehouden. Zodra de meeste zaden zijn ontkiemd, wordt de temperatuur verlaagd tot 70-80°F (21-27°C). De zaden's dikke hulsjes kunnen licht aangesneden worden om ontkieming te helpen, en een lichte potgrond met minimaal water wordt gebruikt.

In het Veld

• Drie tot vier weken na ontkieming worden zaailingen in het veld getransplanteerd. Een diploïde watermeloenrij wordt geplant voor elke twee of drie triploïde rijen, wat gelijktijdige rijping garandeert. Diploïde variëteiten worden gekozen om eerder of tegelijkertijd met triploiden klaar te zijn, en worden vaak onderscheiden door een andere schilkleur om verwarring tijdens de oogst te voorkomen. Bijen bestuiven beide bloemensets, producerend zaadloze triploïde vrucht die geoogst en verkocht wordt. Om door te gaan met het produceren van zaadloze watermeloenen, moet het volgende seizoen nieuw zaad geplant worden.

De Toekomst

Vooruitgang in weefselcultuur en gen-bewerking verkorten de ontwikkelcyclus voor zaadloze variëteiten. Tuinbouwers kunnen nu nichemarkten targeten - zoals een zwarte zaadloze druif die in augustus rijpt wanneer het aanbod schaars is. Gentransfertechnieken maken de insertie van genen mogelijk die de productie van groeihormonen activeren, wat vruchtontwikkeling zonder bestuiving bevordert en zaadvorming elimineert. Doorbraken in biotechnologie werden met succes toegepast op tomaten en watermeloenen in de late jaren '90 en vertegenwoordigen een snel groeiend front in de plantenwetenschap. Verwacht een breder assortiment zaadloze vruchten en groenten op de planken, met snellere time-to-market en op maat gemaakte eigenschappen.