Het klimaat verandert, en onze gewassen moeten daarin meegaan. Een team van wetenschappers en bedrijven slaat de handen ineen om te leren hoe we gewassen weerbaarder maken tegen hitte, droogte, plagen en ziekten, ook omdat we in de toekomst minder bestrijdingsmiddelen willen gebruiken. In hun tienjarenplan Plant-XR wil het team de ontwikkeling van nieuwe klimaatbestendige gewassen mogelijk maken met hulp van kunstmatige intelligentie en computermodellen. Onderzoeksfinancier NWO gaf vandaag groen licht om de eerste plannen nader in te vullen.

Het consortium achter Plant-XR bestaat uit onderzoekers van de Universiteit Utrecht, de Universiteit van Amsterdam, Wageningen University & Research, de Technische Universiteit Delft en wereldwijd toonaangevende veredelingsbedrijven in Nederland.

Met de voorlopige toekenning van NWO op zak kan het team de komende maanden zijn plannen verder uitwerken. Het geeft ook andere bedrijven, wetenschappers en organisaties de kans om bij Plant-XR aan te haken. Als ook het definitieve plan wordt goedgekeurd, zal NWO uiteindelijk 30 procent van het totale programmabudget van 50 miljoen euro financieren.

Cruciaal voor klimaatbestendige, duurzame landbouw

‘Het is geweldig dat we met het plan verder kunnen’, zegt programmaleider Guido van den Ackerveken, hoogleraar Plant-Microbe Interactions aan de Universiteit Utrecht. ‘Met hulp van datawetenschappen en kunstmatige intelligentie willen we als plantenbiologen leren begrijpen welke genen en processen planten precies weerbaar maken. Die kennis gaan we omzetten in modellen waarmee veredelingsbedrijven hun gewassen vervolgens weerbaarder kunnen maken. Zulke gewassen zijn cruciaal om de landbouw wereldwijd duurzaam en klimaatbestendig te maken.’

Weerbaarheid van wilde soorten

Tot nu toe zijn landbouwgewassen veredeld met als voornaamste doel een zo hoog mogelijke opbrengst. Door die focus was er minder oog voor de weerbaarheid van de gewassen tegen ziekten, plagen, droogte en andere ongunstige omstandigheden. Eigenschappen die gewassen weerbaar maken verdwenen gaandeweg naar de achtergrond, terwijl wilde voorouders van de planten zulke eigenschappen vaak nog wel bezaten.

De laatste jaren proberen veredelaars gunstige eigenschappen van wilde familieleden vaker in cultuurgewassen terug te kruisen, maar het succes daarvan is nog beperkt. Het lukt alleen om relatief eenvoudige kenmerken in te brengen, zoals resistentie tegen één specifieke ziekteverwekker.

Ambitieus plan

Het team achter Plant-XR wil gewassen veel breder weerbaar maken. Dat willen ze deels omdat klimaatverandering op veel manieren de druk op planten groter maakt, maar ook omdat het gebruik van chemische gewasbeschermingsmiddelen steeds meer zal worden ingeperkt.

Om dat te realiseren, is veel nieuwe kennis en technologie nodig. “Deze missie is té fundamenteel en té groot voor individuele Nederlandse bedrijven en onderzoeksgroepen”, zegt Van den Ackerveken. “Alleen met een grootschalige, multidisciplinaire aanpak, en samenwerking tussen universiteiten en bedrijven, heeft zo’n ambitieus plan kans van slagen.”

Rol van de UvA

Vanuit de Universiteit van Amsterdam zit universitair hoofddocent Harrold van den Burg van het Swammerdam Institute for Life Sciences in het kernteam dat bedacht om AI in te zetten om te onderzoeken hoe complexe eigenschappen van planten genetisch en fysiologisch worden aangestuurd. Van den Burg: ‘De komende tijd gaan we eerst kijken op welke manier complexe eigenschappen planten weerbaarder maken en deze interacties computationeel te modeleren. Hier aan de UvA hebben we bijvoorbeeld veel kennis op het gebied van plantenziektes, zouttolerantie, genregulatie en interacties tussen plantenvirussen en insecten. Om gewassen toekomstbestendig te maken is het allereerst nodig om heel veel data (op moleculair en op plant niveau) te verzamelen over zulke systemen in gecontroleerde experimenten. We gaan ook met veredelaars om de tafel zitten, om met hen te overleggen welke eigenschappen zij verwachten dat gewassen over tien jaar het hardst nodig zullen hebben. En we gaan kijken hoe we de expertise op het gebied van AI die we hier al in huis hebben het beste kunnen inzetten om de data-analyse te optimaliseren.’       

Meer dan alleen gewassen

Uiteindelijk zal Plant-XR meer opleveren dan alleen een methode voor de veredeling van betere gewassen. Het programma kan de kiem vormen van een vruchtbaar kennisecosysteem. In die omgeving kunnen, dankzij de integratie van veel wetenschappelijke disciplines en samenwerking tussen universiteiten en bedrijven, tal van landbouwgewassen duurzamer en weerbaarden worden gemaakt, zowel in Nederland als wereldwijd. Daarmee zal Plant-XR nog lang na de looptijd van tien jaar zijn vruchten blijven afwerpen.