GGO s en azalea GGO. Het bedrijf. Meetjesland. 3de graad ASO TSO (wetenschappelijke richtingen)

GGO 3de graad ASO TSO (wetenschappelijke richtingen)

Meetjes

land

www.linkeveld.be

7

GGO’s en azalea

Het bedrijf

Rik Dhaese en Chantal Vandamme Ertveldsesteenweg 141A - Oost-Eeklo Een samenwerking van KATHO campus Roeselare en vzw Plattelandsklassen in het kader van het Leader+ project Meetjesland.

GGO www.linkeveld.be

7 GGO’s en azalea Inhoudstabel 1. Algemene info Azalea 2. Vermeerdering van Azalea 3. Azalea en pathogenen 4. De langzame zandfilter 5. Bloemkleur en azalea 6. GGOs en Azalea 7. Experimenten


7 GGO’s en azalea Dagschema 8:45-9:00:

Aankomst op het azalea bedrijf Dhaese in Oost-Eeklo

9:00-10:15:

Rondleiding op het bedrijf door bedrijfsleidster Chantal Dhaese

10:15-10:30:

pauze

10:30-12:00:

Vermeerdering van azalea (kloon), pathogenen op het bedrijf, de langzame zandfilter en experiment 1.

12:00-13:00:

Lunch

13:00-14:00:

Start experiment GGOs; Azalea en bloemkleur: overerving

14:00-15:00:

GGOs en azalea

15:00-15:15:

pauze

15:15-16:00:

resultaat GGO experiment;


7 GGO’s en azalea 1. Algemene info Azalea Alle Azalea’s behoren tot het geslacht Rhododendron. Er zijn verschillende wilde soorten die voorkomen in China, Indie, Japan, …Zo is de soort Rhododendron simsii, afkomstig van China alwaar zij voorkomt op berghellingen. Potazalea’s in België: ontstaan door kruisingen te maken tussen deze soorten uit China (Rhododendron simsii) en soorten uit Japan (oa Rhododendron scabrum en Rhododendron indicum). Wat zijn kruisingen?

Wat is het resultaat van een kruising?

Onze potazalea’s (kamerplanten) worden gekenmerkt door grote gevulde bloemen met verschil in kleuren (purper, karmijnrood, roze, rood en wit). Gele en blauwe potazalea’s bestaan niet en kwekers zouden maar wat graag over gelen en blauwe varianten beschikken. Onze potazalea’s zijn niet winterhard: wat betekent dit?


7 GGO’s en azalea

Een hele bekende en veel gekweekte potazalea is de Hellmut vogel (genoemd naar de persoon die deze plant heeft bekomen). De bloemen zijn karmijnrood en gevuld.

De potazalea

Wat is een cultivar?

Hellmut vogel


7 GGO’s en azalea 2. Vermeerdering van azalea Stekken Azalea planten worden vermeerderd door stekken en/of enten. We verwijzen naar het boek “Bio voor Jou 5-6 voor Wetenschappelijke richtingen p 35-38”. Planten kunnen zich vermeerderen door geslachtelijke (generatieve) en ongeslachtelijke (vegetatieve) vermeerdering. Bij de vegetatieve vermeerdering ontstaan planten uit een moederorganisme door mitose delingen. Alle planten die ontstaan uit de moederplant zijn identiek: klonen. Er zijn vele voorbeelden in de natuur van vegetatieve vermeerdering bv de knollen van de aardappelplant.

Azalea wordt vooral gestekt: het eindstuk van een afgeknipte stengel gaat wortelen.

Productie van azalea planten Om mooie azalea planten te bekomen in pot zal men starten met 4 stekjes per pot. Vervolgens worden ze het eerste jaar opgegroeid en twee keer per jaar ingesneden. Het insnijden van de toppen zorgt er voor dat de planten 1) niet gaan bloeien en 2) zich mooi gaan vertakken met de bedoeling om een mooie ronde vorm te bekomen. Het chemisch toppen met het product OFF-SHOOT-O is nodig om de insnijrobot-machine niet alle toppen er kan afsnijden en indien er nog toppen aanwezig zouden zijn dan zullen deze in bloei komen en dit is niet gewenst. Bij het insnijden onstaan er wondjes en dit kan gevaarlijk zijn voor infecties met ziekteverwekkers (zie verder): een behandeling is noodzakelijk.


7 GGO’s en azalea

In het tweede jaar wordt op dezelfde manier gewerkt als in het eerste jaar: twee maal insnijden (chemisch behandelen met OFF-SHOOT-O). In het derde jaar zullen de planten volgroeid zijn (volgroeide planten worden gekenmerkt door een donker blad). De groei kan geremd worden met het product CYCOCEL (dit product remt de vorming van het plantenhormoon gibberilline). Vervolgens kunnen de planten geforceerd worden. Dit betekent dat bloei kan worden geïnduceerd (door de planten bloot te stellen aan meer licht en hogere temperatuur).

Demonstratie: machinaal toppen/insnijden. Notities

Intermezzo: sportfenomeen en mutaties; Een sport ontstaat spontaan op een plant en dit is niets anders dan een tak met daarop bv een anders gekleurde bloem. Bv de sport Inga die is ontstaan op Hellmut vogel. De bloemkleur wordt gekenmerkt door karmijnrood met witte rand. Deze afwijkende twijg kan worden afgesneden en verder vermeerderd: hierdoor ontstaat een nieuw ras of cultivar. Hoe ontstaat een sport? Inga


7 GGO’s en azalea

Wat is DNA? Wat doet DNA? Wat zijn mutaties?

Enten Bij het enten zal men twee planten op elkaar bevestigen: men spreekt van een onderstam die men laat vergroeien met de ent (een twijgje). De onderstam azalea is in staat om een mooie stam te vormen waarop dan een niet-stamvormende azalea kan worden geënt. De beide azalea’s zullen mooi vergroeien. Men spreekt van hoogstam azalea’s. Het maken van deze hoogstam azalea’s vraagt meer werk dan de gewone azalea en bijgevolg is een hoogstam azalea een duurder product.

Vermeerdering in vitro Men spreekt van weefselkweek: men kan plantencellen en weefsel op een geschikte voedingsbodem met groeistoffen en plantenhormonen laten groeien. Dit gebeurt op een steriele manier (in de afwezigheid van kiemen). Het demonstratiemateriaal (ter beschikking gesteld door het Departement voor Plantenveredeling van het IVLO, Melle) laat verschillende cultivars zien die worden gekweekt in glazen bokalen op Anderson’s Rhododendron medium. Wat is een voedingsbodem?


7 GGO’s en azalea

Wat zit er zoal in een voedingsbodem (maw wat hebben planten zoal nodig om te groeien)?

Wat betekent in vitro?


7 GGO’s en azalea 3. Azalea en pathogenen Het opgroeien van azalea planten kent een aantal problemen. Azalea planten kunnen (net zoals andere planten) geïnfecteerd geraken door pathogenen. Wat zijn pathogenen?

In vele gevallen gaat het om micro-organismen: geef voorbeelden van micro-organismen.

Azalea is vatbaar voor oa Phytophthora, Fusarium en Phytium (zie demonstratiemateriaal op voedingsbodems) maar ook voor Pseudomonas.

Intermezzo: de aardappelplaag in Europa In de 17de eeuw was de aardappel in Europa zeldzaam –de groente werd ingevoerd uit Amerika door de ontdekkingsreizigers- maar door het hoge gehalte aan zetmeel werd de aardappel een zeer populair voedingsmiddel. Echter halfweg de jaren 1800 mislukte de aardappeloogst verschillende malen oa in Ierland (door de aardappelplaag) met als gevolg hongersnood en emigratie naar Amerika


7 GGO’s en azalea 4. De langzame zandfilter Zoals zal worden uitgelegd tijdens de rondleiding wordt er op het bedrijf gebruik gemaakt van verschillende soorten van water (hemelwater, grondwater). Dit water wordt gebruikt voor het beregenen van de azalea planten (vooral in de zomer bij warm weer). In dit water kan men ook voedingsstoffen (zouten-mineralen) toedienen om plantengroei te bevorderen. De potten in het bedrijf staan in wat men een containerveld noemt: dwz dat potten met azalea op een ondoordringbare ondergrond staan en dat het water wordt opgevangen in een goot en naar één of meerdere grote putten wordt geleid. Maw het water wordt gerecycleerd en zal opnieuw worden gebruikt. Er bestaat echter het gevaar dat pathogenen (=ziekteverwekkers) die aanwezig zijn op de planten mee worden gespoeld met het water en zich op die manier over het bedrijf verspreiden. Dit is echter niet gewenst. Vandaar dat men het water zal zuiveren: hiervoor maakt men gebruik van de langzame zandfilter. De langzame zandfilter moet ervoor zorgen dat het afvalwater ontsmet is. Het is een Kunststoffen/metalen cilinder van 2 m hoog en 1 m (of meer) breed (zie bedrijf). Onderaan de filter zit een laag keien, erboven zand. De nuttige bacteriën die instaan voor de ontsmetting komen vooral in de bovenste 15 cm zand voor. Deze nuttige bacteriën scheiden stoffen af die door de pathogenen (=ziekteverwekkers) worden opgenomen waardoor deze afsterven. De nuttige bacteriën zijn aangepast aan waterleven en sterven af buiten het water. Daarom werd via sensoren een beveiliging voorzien tegen droog komen. Bovendien is het zeer moeilijk voor de pathogenen om door de microbile gemeenschap aanwezig in de zandlaag te geraken. Analyses van het water voor en na de langzame zandfilter tonen aan dat deze de pathogenen uit het afvalwater haalt. Men kan aantonen dat verschillende schimmels (oa Phytophthora, Pythium, Cylindrocladium en Fusarium) worden tegengehouden door de zandfilter (zie experiment 1).


7 GGO’s en azalea 5. Azalea en bloemkleur Zoals reeds vermeld bestaan er verschillende kleuren in het assortiment potazalea’s gaande van purper naar karmijnrood, roze, wit maar tevens ook bloemen die bestaan uit twee verschillende kleuren. De kleuren geel en blauw komen niet voor bij de azalea’s. In het algemeen kan worden gesteld dat kleur dominant is over wit en meer bepaald dat purper dominant is over karmijnrood, karmijnrood dominant is over rood en rood dominant is over wit. Is purper dominant over wit?

Opdracht: Indien we het kenmerk wit zouden voorstellen door w (kleine letter) en kleur door W (grote letter): Wat is het resultaat van een kruising van een rode azalea met een witte azalea (laat ons veronderstellen dat de rode azalea heterozygoot is voor het kenmerk rood). Maak gebruik van het Punnett vierkant.

Wat zal het resultaat zijn van kruising van twee rode azalea’s (beide azalea’s zijn heterozygoot voor het kenmerk rood).


7 GGO’s en azalea

Wat zal het resultaat zijn van kruising van een paarse cultivar met een rode cultivar (beide cultivars zijn heterozygoot).

Voor het oplossen van deze vragen kan gebruik worden gemaakt van onderstaande figuur (Mendeliaanse experimenten en kenmerken van erwten; met het kenmerk rond dominant tov gerimpeld).

De bloemkleur wordt veroorzaakt door de aanwezigheid van kleurpigmenten o.a. flavonoiden en anthocyaninen. Bij de biosynthese van deze kleurstoffen in de plant zijn verschillende genen betrokken en daardoor is het mogelijk dat de manier van overerving van de bloemkleur toch niet altijd zo eenvoudig is als hierboven wordt voorgesteld.


7 GGO’s en azalea 6. GGO’s en azalea Een GGO is een Genetisch Gewijzigd Organisme (dieren, planten, bacteriën, gisten, …). Er bestaan reeds vele duizenden verschillende GGOs en dan vooral in het laboratorium.

Onder GGG (Genetisch Gewijzigde Gewassen) verstaat men planten die een extra gen of stuk DNA in het genoom bevatten. Meestal is dit stuk DNA van vreemde oorsprong (afkomstig van een ander organisme en meestal het T-DNA van Agrobacterium). Voor de introductie van dit vreemde DNA in plantencellen kan gebruik worden gemaakt van de natuurlijke overdrager Agrobacterium tumefaciens. De genen die men in de plant wenst te brengen zal men eerst in Agrobacterium brengen en deze bacterie zal vervolgens de genen in kwestie overdragen naar de plantencel. Een goed voorbeeld van GGGs zijn de insektenresistente planten. Deze bevatten bevatten een insektenresistentie gen (een gen dat codeert voor een eiwit –meestal Bt, Bacillus thuringiensis- dat insekten kan doden). Dergelijke Bt-genconstructies kan men vinden in oa mais, koolzaad, tarwe, soja, katoen, enz….

insect


7 GGO’s en azalea 7. Experimenten Experiment 1: aantonen van de zuiverende werking van de langzame zandfilter In dit experiment zal aangetoond worden dat de langzame zandfilter een belangrijk instrument is op het azaleabedrijf. We beschikken over: - NB voedingsbodems (NB staat voor nutrient Broth). - twee stalen water: water dat zich bevindt voor de langzame zandfilter (maw dit water moet nog gezuiverd worden) - water dat uit de langzame zandfilter komt (gezuiverd water). Plaats een waterstaal uit op de NB voedingsbodem. Laat verschillende dagen groeien bij 30°C. Bekijk het aantal kiemen dat op de voedingsbodem zal ontstaan. Wat kan je besluiten uit de functie van de langzame zandfilter? Zelf stalen klaarmaken met schimmels in of totaal kiemgetal bepaling Bekijken van schimmels onder de microscoop?


7 GGO’s en azalea

Experiment 2: identificeren van genetisch gewijzigde planten In dit experiment zullen transgene tabaksplanten worden geanalyseerd voor de expressie van het ß-glucuronidase (Gus) maw we zullen op een eenvoudige manier kunnen aantonen of er GUS enzyme in plantencellen aanwezig is. Dit GUS enzyme is niet aanwezig in niet GGO planten. Het reportergen ß-glucuronidase (gus) wordt vooral gebruikt om na te gaan of Agrobacterium genen kan binnen brengen in plantencellen. Als het gus gen in de plantencel terecht komt kan het tot expressie komen. Hierdoor ontstaat er GUS eiwit in de plantencel. Het GUS eiwit is een enzyme waarvan de activiteit kan worden gemeten. Het substraat van dit eiwit is 5bromo-4-chloro-3-indolyl-ß-D-glucuronide of X-gluc. Dit kleurloos substraat wordt na splitsing omgezet tot een blauw indigo product dat precipiteert (neerslaat) in de plantencel.

Materiaal - Een aantal platen (in vitro) met tabak planten en/of planten in vivo. De in vitro planten werden bekomen door zaden te steriliseren met ethanol (2 minuten in 70% technische ethanol) gevolgd door 12 minuten in 5% NaOCl en spoelen in H2O. Ongeveer 50 zaden werden vervolgens op MS medium geplaatst (al dan niet met Ab; zie opleidingsonderdeel in vitro) en gegroeid bij 20°C, 16 uur licht/8 uur donker gedurende 4-6 weken. - scalpel, en pincet - bunzenbrander + ethanol - wasbuffer (0,1 M fosfaatbuffer pH 7.2) - kleurbuffer (0,1M fosfaatbuffer pH 7.2 met 0,5 mg X-gluc/ml) - 1,5-ml eppendorf buisjes - X-gluc (5-Bromo-4-Chloro-indolyl-b-D-glucuronide): substraat voor het _glucuronidase - Een pak lege petriplaten - Koude aceton - Pipetmannen en tips - 70% ethanol - Boekjes VIB: Biotechnologie en voeding


7 GGO’s en azalea Werkwijze Er wordt gewerkt in groepen van twee/drie personen. Iedere groep neemt een aantal planten. Verschillende organen worden geoogst en in stukjes gesneden. Breng deze in een eppendorf. Pipeteer 1 ml aceton 90% bij het plantenmateriaal. Schud een aantal keren. Neem zoveel mogelijk aceton af met een pipetman. Pipeteer 1 ml 0,1 M fosfaatbuffer in de eppendorfs. Neem zoveel mogelijk van de fosfaatbuffer af. Pipetter 200 microliter GUS buffer bij het plantenmateriaaln en incubeer gedurende 1,5 uur bij 37 oC. Bekijk de plantenweefsels: wat zie je?

Optioneel: Breng de weefsels over in Eppendorfjes met 1 ml 70% ethanol. Herhaal deze behandeling 3 maal (om de 30 minuten). Deze ethanol behandeling onttrekt het meeste chlorofyl aan het bladweefsel en laat daardoor toe om de GUS blauwkleuring beter waar te nemen. De ontkleurde weefsels kunnen gedurende verschillende weken bewaard worden in ethanol 70%. De ontkleuring kan gebeuren door de leerkracht. De stukjes plantenweefsel kunnen worden bekeken onder een stereomicroscoop.


7 GGO’s en azalea

Experiment 3 Groeien van Bacillus thuringiensis bacteriën op een voedingsbodem Xentari is een biologisch preparaat gebaseerd op sporen van de bacterie Bacillus thuringiensis. Dit middel heeft een actieve werking tegen verscheidene soorten rupsen van vlinders en motten die vraatschade kunnen toebrengen aan gewassen. De korrel kan worden opgelost in water en op de planten gespoten. Door het eten van de plantedelen raken de rupsen geinfecteerd met de bacterie. In het darmstelsel produceert de bacterie eiwitkristallen: dit zijn eigenlijk toxische stoffen die de darmwand van de rups aantasten. Na 2 tot 5 dagen zijn de rupsen dood. Xentari kan worden gebruikt in de groententeelt oa bij de teelt van komkommers onder glas.

Werkwijze Vul de helft van een buisje op met poeder en doe er water bij. Schud af en toe aan het buisje: de korrels lossen op. Neem een druppel en leg die op een petriplaat met Bacillus thuringiensis voedingsbodem (Nutrient agar, Oxoid CM0003) en strijk de druppel open met een L-vormige glazen pasteurpipet. Groei de bacterien bij 30°C. Na een aantal dagen verschijnen er Bacillus thuringiensis bacteriën.

GGO s en azalea GGO. Het bedrijf. Meetjesland. 3de graad ASO TSO (wetenschappelijke richtingen)

Recommend Documents