< Terug naar vorige pagina

Project

Nieuwe in vitro micropropagatie- en cryopreservatie technieken voor de kokospalm

De kokospalm (Cocos nucifera L.) is de tweede meest belangrijke palm ter wereld, met een industriële waarde die jaarlijks op US $11.5 miljard wordt geschat. De meeste van deze plantages zijn eigendom van kleine boeren. Momenteel, zijn er veel oude niet productieve palmplantages die aan vervanging toe zijn. Helaas, gaat dit gepaard met een grote kost door de hoge prijs van het plantmateriaal en de onproductieve eerste jaren na vervanging. De prijs van het nieuw plantsoen wordt vooral gedreven door het trage kweekproces. Een belangrijk onderdeel van dit project was een methode te ontwikkelen die snel een grote hoeveelheid kwalitatief plantenmateriaal kan produceren. We focusten ons daarnaast ook op de in vitro conservatie van het kokosnootmateriaal omdat veldbanken van de kokospalm geplaagd worden door ziektes, ongedierte en landgeschillen.

 

Het natuurlijke groeipatroon van de éénzaadlobbige kokospalm compliceert micropropagatie via vertakkingen. Echter, enkele zeldzame waarnemingen van vertakte kokospalmen in de natuur suggereren dat het artificieel induceren van vertakkingen mogelijk is. Micropropagatie via het vormen van vertakkingen heeft over het algemeen een lagere kans op somaklonale variatie dan het nu gebruikte klonaal vermeerderingssysteem, nl. somatische embryogenese. De kokospalm wordt voornamelijk geconserveerd via veldbanken, die onderhevig zijn aan verscheidene problemen. Cryopreservatie zou hier soelaas kunnen bieden. Hoewel er verschillende protocollen voor de kokospalm bestaan, zijn deze niet efficiënt en/of onbruikbaar voor klonaal materiaal.

 

Een eerste stap was het opgroeien van in vitro kokosnoot plantjes vanuit zygotische embryos, de basis voor micropropagatie en cryopreservatie. Gedurende de kieming en groei van deze plantjes, werden verschillende parameters getest en vooral de aanwezigheid van actieve kool en Y3 medium zouten gaven een positief effect had op te kieming en groei. Daarnaast werd ook het probleem van contaminatie opgelost door middel van een 0.5 % NaOCl sterilisatie stap. De horizontale oriëntatie van het embryo op het cultuurmedium had ook een positieve impact op de kiemsnelheid. Als laatste waren er ook significante verschillen in de groeisnelheid te bemerken tussen de variëteiten.

 

De in vitro scheutjes werden vervolgens gebruikt voor micropropagatie. We demonstreerden dat door het verticaal in twee snijden van de plantjes, gecombineerd met de cultuur van deze plantjes op Y3 medium dat 1 µM thidiazuron (TDZ) bevatte, we in het apicale meristeem multiplicatie konden induceren. Dit zorgde voor klompjes van meristematisch weefsel waaruit bewortelde plantjes geregenereerd kunnen worden. Dit protocol, het eerste kokosnoot micropropagatie van zijn soort, is een grote aanwinst voor de kokosnoot industrie. Elke maand groeide dit materiaal (inclusief meristemen) met 150 tot 175 % Tijdens de proliferatie van deze klompjes bleek dat licht deze deden bruin worden waarschijnlijk veroorzaakt door fototoxiciteit. Gelukkig was dit probleem eenvoudig op te lossen door het materiaal vaak te subculturen en in het donker te groeien.

 

TDZ speelt een rol in verschillende processen van de plant. Onze observaties wijzen erop dat in dit geval, het binden van TDZ met een cytokinine receptor de drijver van de reactie is. Daarnaast formuleerden en testten we, gebruikmakend van kokosnoot, banaan (Musa spp. L.), cactusvijg (Opuntia ficus-indica Mill.) en cassave (Manihot esculenta Crantz) plantjes, ook een nieuwe hypothese over het transport van TDZ doorheen de plant. Onze observaties tonen aan dat TDZ niet efficiënt door de plant getransporteerd wordt en daarom in nauw contact met het meristeem moet gebracht worden.

 

De meristematische klompjes, kunnen ook gebruikt worden voor cryopreservatie. Na een precultuur op 0.3 M sucrose, hadden deze klompjes een optimale PVS2 behandelingsrange voor druppel vitrificatie tussen 120 en 240 minuten, en resulteerde in 50 % overleving. Dit protocol is niet alleen het eerste maar ook een zeer gebruiksvriendelijk cryopreservatie protocol voor de meristematische klompjes van de kokospalm.

 

Ten slotte, hebben we deze klonale plantjes succesvol kunnen transfereren naar ex vitro condities in potten met grond, wat een belangrijke stap is voor het creëren kwalitatief plant materiaal. Hoewel er nog verbeteringen mogelijk zijn, presenteert dit doctoraat de volledige micropropagatie cyclus van het begin (in vitro initiatie) tot het einde (ex vitro), inclusief conservatie methoden. Dit doctoraat levert heel wat nieuwe kennis aan over de in vitro cultuur van kokosnoot, en geeft ook antwoorden op sommige van de problemen waar de kokosnoot industrie momenteel voor staat. Daarenboven kan de informatie die we hier hebben opgedaan ook van belangrijke waarde zijn voor andere palmen.

 

Datum:1 sep 2018 →  9 okt 2023
Trefwoorden:Cryopreservation, In vitro, Coconut, Palms, Micro propagation, Thidiazuron, Plant growth regulator
Disciplines:Algemene biologie, Plantenbiologie, Productie van landbouwgewassen, Tuinbouwproductie, Biochemie en metabolisme, Bosbouw en boslandbouw
Project type:PhD project