The Plant Cell, Sept. 2011, www.plantcell.org © 2011 American Society of Plant Biologists. All rights reserved. www.plantcell.org/cgi/doi/10.1105/tpc.109.tt1009
Waarom bestuderen we planten? (TTPB1) ‐ Lesgids Overzicht – Planten voorzien ons van zuurstof, voedsel, brandstof en vezels. Wetenschappers bestuderen planten o.a. om de voedselvoorzieningen te verbeteren en verzekeren voor een groeiende wereldbevolking, het ontdekken van nieuwe bioactieve stoffen en medicijnen, het verbeteren van de vezelproductie en het ontdekken van biobrandstoffen en duurzame hulpbronnen. Deze les is ontworpen voor een algemeen publiek, voor het voortgezet onderwijs of voor eerstejaars studenten – Er is geen voorkennis vereist. Leerdoelen Aan het einde van deze les moet de student het volgende kunnen: Benoem op welke manieren mensen afhankelijk zijn van planten om te overleven. Benoem welke wetenschappelijke doorbraken zijn voortgekomen uit plantenonderzoek. Benoem uitdagingen die als gevolg van de groeiende wereldbevolking ontstaan. Benoem twee vormen van ondervoeding die voorkomen bij mensen. Beschrijf drie bedreigingen voor plantenteelt. Benoem drie niet‐eetbare plantaardige producten. Tentamenvragen (begrijpen en inzicht) Hoe groot was de wereldpopulatie in 1950 en hoe groot wordt deze geschat voor 2020? Hoeveel meer mensen zijn dat? Is deze groeisnelheid vol te houden? De meeste gewassen zijn éénjarige planten, maar er is veel belangstelling om meerjarige planten te ontwikkelen als voedselbron. Wat zijn de voordelen van een meerjarige levenstijl? Wat zijn de voor‐ en nadelen van stikstofbemesting? Hoe kunnen we de problemen verminderen die ermee geassocieerd zijn? Plantveredelaars kunnen resistentiegenen introduceren in gewassen, maar meestal is dit slechts een kortwerkende oplossing. Waarom komt er nooit een eind aan het werk van plantenziektenkundigen? Wat is biofortificatie? Noem drie plantaardige producten die niet als voedsel gebruikt worden. Wat is bio‐ethanol en wat is het verschil met benzine? Discussievragen (betrokkenheid en verbanden leggen) Wat zou er gebeuren als alle planten ineens verdwenen van onze planeet? Zouden we een plantenvervanger kunnen uitvinden? Wat is de geschatte groei van de wereldbevolking tussen 2050, 2100 en 2300? (De VN heeft informatie over de geschatte groei van de wereldpopulatie). Welke factoren beïnvloeden of de wereldpopulatie de hoogste, middelste of laagste schatting zullen bereiken? Welke factoren kunnen individuen, beleidsmakers, regeringen en wetenschappers beïnvloeden?
Wat is de interactie tussen droogtestress, temperatuur en opbrengst? Hoe beïnvloedt een lage gewasopbrengst landgebruik, biodiversiteit en atmosferische koolstofdioxide? De VN Voedsel‐ en Landbouworganisatie (http://mens‐en‐ samenleving.infonu.nl/diversen/89692‐wat‐is‐en‐wat‐doet‐de‐voedsel‐en‐ landbouworganisatie‐of‐fao.html (Nederlands)) is een uitstekende informatiebron over voedselproductie en landbouwgebruik (http://www.fao.org/ag/agl/fertistat/). Verken de website en de samenvatting van de wereldprognose. (ftp://ftp.fao.org/ag/agp/docs/cwfto14.pdf). Selecteer een land of regio in de wereld en bestudeer het traditionele en voorspelde gebruik van stikstof‐, fosfor‐ en kaliumbemesting. Zijn alle landen zelfvoorzienend in hun meststofbehoefte? Is een van deze plantnutriënten limiterend voor de toekomstige voedselproductie? Ontdek de ontwikkelingsgeschiedenis van Gouden Rijst, vanuit het oogpunt van wetenschappelijke uitdagingen, obstakels met betrekking tot regelgeving en financieringsbronnen. Bereid samen met je klasgenoten een debat over de voor‐ en nadelen van dit gewas voor. Bekijk de korte video serie ‘Two Degrees Up’ (te vinden op YouTube). Wat voor invloed heeft klimaatverandering op kleine boeren en welke uitdagingen zullen we tegenkomen in de toekomst? Welke soorten brandstoffen gebruiken we op dit moment en voor welk doel? Op welke manieren worden planten gebruikt als brandstoffen? Welke uitdagingen zullen we tegenkomen als we van een op olie gebaseerde economie overstappen naar een biobrandstofeconomie?
Deze grafiek is van het “Ethanoldecennium: Een uitbreiding van de maisoogst in de VS van 2000 tot 2009” gepubliceerd door de USDA (http://www.ers.usda.gov/media/121204/eib79.pdf). Welke mogelijke oorzaken worden aangedragen voor de tijdelijke prijsstijging in 2008? Wat kunnen we leren over juist en onjuist gebruik van planten als brandstofbron?
Les overzicht Introductie (1‐10) Planten zijn: interessante meercellige organismen, zeer divers en ze leveren ons zuurstof, voedsel en nuttige chemische stoffen. Waarom bestuderen we planten? (11‐17) Het bestuderen van planten helpt ons om de natuur beter te begrijpen en te behouden. Plantenonderzoek heeft geleid tot fundamentele doorbraken in de wetenschap , zoals de eerste waarneming van cellen en virussen en Mendels erfelijkheidsleer! De mondiale vraag naar voedsel en nutriënten stijgt (18‐27) De wereldbevolking neemt met een alarmerende snelheid toe. Er wordt een bevolkingstoename van 50% verwacht in de komende 40jaar. Meer dan één miljard mensen lijden chronisch honger. Honger en ondervoeding treffen kinderen het zwaarst. Wat kunnen wetenschappers doen om honger te verlichten? (28‐55) Plantwetenschappers werken aan de ontwikkeling van planten die droogte‐ en stresstolerant zijn, die minder water en nutriënten nodig hebben, resistent zijn tegen ziekteverwekkers en voedzamer zijn . Droogtestress zorgt voor een lagere gewasopbrengst en droogte komt steeds vaker voor. Door het inkruisen van bepaalde eigenschappen, is het gelukt om veel plantensoorten toleranter te maken tegen droogte. Bemesting zorgt voor een hogere opbrengst, maar vergt veel energie en is erg vervuilend. Een beter begrip van de opname en verbruik van nutriënten door de plant kan boeren helpen bij effectiever gebruik van (kunst)mest en helpt kwekers de nutriëntopname van planten te verbeteren. Planten staan onder een constante dreiging van ziekteverwekkers en plagen. Wetenschappers moeten de uitdagingen van opkomende ziekteverwekkers aangaan door resistente lijnen te kweken en het bestrijdingsbeleid te verbeteren. Het is ook belangrijk dat onze gewassen resistent zijn tegen ziekteverwekkers nadat ze zijn geoogst zodat ze vers en beschermd blijven tussen oogsttijd en het moment waarop ze worden geconsumeerd. Planten bevatten essentiële vitaminen en voedingsstoffen, maar veel mensen hebben alleen toegang tot nutriëntarm voedsel. Wetenschappers kweken planten die rijker zijn aan vitamine A, ijzer en vele andere essentiële nutriënten. Planten zorgen voor meer dan voedsel alleen (56‐78) Planten zijn een bron voor nieuwe medicijnen, voorzien ons van vezels voor papier of textiel, zijn een bron van hernieuwbare producten en voorzien ons van duurzame energiebronnen. Aspirine, vingerhoedskruid en taxol zijn bekendere stoffen die oorspronkelijk uit planten komen, maar nieuwe stoffen worden voortdurend geïdentificeerd. Plantcelwanden voorzien ons van hout, katoen en papier. Wetenschappers ontwikkelen methodes om de productie en duurzaamheid van deze producten te bevorderen. Planten kunnen ook dienen als een bron van brandstof en bio‐energie, wat steeds belangrijker wordt aangezien onze aardolievoorraden niet oneindig zijn. Biobrandstoffen kunnen als een alternatief voor fossiele brandstoffen gebruikt worden waardoor de stijging van de koolstofdioxideconcentratie in de atmosfeer minder snel toeneemt. Planten kunnen ook duurzame en biologisch afbreekbare alternatieven produceren voor de op aardolie gebaseerde producten zoals plastics. Samenvatting (79) Het bestuderen van planten zorgt voor een algemene kennistoename over het leven en helpt ons om met de planten te werken zodat we gevoed, gezond, beschut, gekleed en vrolijk blijven.
Inhoudsopgave van de slides: Slides Inhoud / onderwerp 1 Titelpagina 2 ‐ 10 Waarom bestuderen we planten? 2 Planten zijn net zoals dieren meercellige eukaryoten 3 Planten zijn verschillend (van mossen tot enorme bomen) 4 Planten maken ons blij! Dat is echt bewezen – het zien van planten verbetert ons humeur en gevoel van tevredenheid 5 Planten zijn verbazingwekkende organismen; denk aan enorme bloemen en eeuwenoude bomen 6 ‐ 10 We kunnen niet overleven zonder planten (ze produceren zuurstof en voedsel) 11 Waarom bestuderen we planten? Om iets te leren over de natuur om ons heen, over voedselproductie, medicijnen en energie 12 ‐ 13 Cellen en virussen werden voor het eerst ontdekt in planten 14 ‐ 17 Planten hebben ons veel geleerd over genetica en overerving (Mendel) 18 ‐ 20 De wereldpopulatie groeit snel 21 ‐ 27 Honger en ondervoeding treft veel mensen, voornamelijk kinderen 28 ‐ 29 Wat kunnen wetenschappers doen om honger te bestrijden? 30 ‐ 37 Plantengroei wordt geremd door droogtestress – we hebben droogteresistente gewassen nodig 38 ‐ 41 Het gebruik van meststoffen is energieverslindend en vervuilend; de opname van nutriënten door de planten zelf kan verbeterd worden 42 Voedselproductie wordt bedreigd door planten ziektes 43 ‐ 44 Aardappelziekte (Phytophthora infestans) 45 ‐ 49 Zwarte roest (Puccinia graminis) 50 ‐ 51 Planten zijn vatbaar voor ziektes en schade; óók na de oogst. 52 ‐ 55 Ondervoeding kan verholpen worden door planten te verrijken met voedingsstoffen 56 Planten leveren meer dan voedsel alleen 57 Planten kunnen bestanddelen voor medicijnen leveren 58 ‐ 64 Kinine en artemisinine als malariamedicijn 65 Planten kunnen eetbare vaccins produceren 66 ‐ 70 De celwanden van planten leveren belangrijke duurzame materialen 66 ‐ 70 Celwanden zijn star en geven stevigheid aan hout. Plantenvezels vind je terug in kleding en papier 71 ‐ 72 Planten kunnen in vele toepassingen aardolie vervangen 73 ‐ 76 Planten als bron voor biobrandstoffen 77 ‐ 78 Planten kunnen hernieuwbare en biologisch afbreekbare grondstoffen leveren 79 Samenvatting
Mary Williams
[email protected] Features Editor, The Plant Cell American Society of Plant Biologists c/o Plant Science Research Group University of Glasgow Translated by Jordi Boshoven, Wageningen University Lotte Caarls, Universiteit Utrecht Lot Gommers, Universiteit Utrecht Kris van ‘t Klooster, Wageningen University Setareh Mohammadin, Wageningen University Elysa Overdijk, Wageningen University Tom Raaymakers, Universiteit Utrecht
