Scientific advancements such as genome editing have led to the ability to more efficiently and precisely alter the genomes of plants and animals to produce desired traits. Genome editing in plants and animals has a broad range of potential applications in areas including food (for humans and animals), agriculture, and health.

The U.S. Food and Drug Administration is pleased to share the Plant and Animal Biotechnology Innovation Action Plan. This plan provides an overview of priorities the FDA will pursue to support innovation in plant and animal biotechnology and to advance the agency’s public health mission.

This Action Plan aims to implement and clarify risk-based policies with the goals of ensuring that developers know what they need to do to efficiently bring a product to market, and that consumers and the public understand how the FDA’s regulatory system helps ensure the safety of such products. The Action Plan identifies concrete priorities in three key areas:

1. Advancing public health by promoting innovation
2. Strengthening public outreach and communication
3. Increasing engagement with domestic and international partners

Taken together, these priorities are intended to ensure the safety of plant and animal biotechnology products, foster continued public confidence in the FDA’s regulation of these products, and avoid unnecessary barriers to future innovation consistent with the FDA’s mission to protect and promote public health.

As a first step in the implementation of this Action Plan, FDA is announcing:

• Public Webinar on Genome Editing in Animals: The webinar will focus primarily on the current science, promising uses of this technology in animals, and the potential risks.
• Veterinary Innovation Program (VIP): A new pilot program, the VIP is intended to facilitate advancements in development of innovative animal products by providing greater certainty in the regulatory process, encouraging development and research, and supporting an efficient and predictable pathway to approval.

Source: FDA

Gregor Mendel, de kloosterling die beroemd is vanwege zijn baanbrekende werk in de erfelijkheidsleer bij planten, wilde in eerste instantie vooral nieuwe, betere gewassen maken en raakte pas later gebiologeerd door de werking van het overerven van eigenschappen. Dat blijkt uit onderzoek aan twee tot nu toe onbekende artikelen uit 1861 in kranten uit Brno, nu Tsjechië. De conclusies staan haaks op wat veel historici in het verleden over Mendel’s drijfveren hebben geschreven.

Peter van Dijk, werkzaam bij het in Wageningen gevestigde onderzoekbedrijf KeyGene, publiceert de conclusies vandaag in het wetenschappelijk tijdschrift Genetics.

De bevindingen van Van Dijk en zijn collega-auteurs laten zien dat de oorsprong van het gericht veredelen van innovatieve, betere groentegewassen al in de 19e eeuw ligt.

Mendel is bij het grote publiek al bekend als de grondlegger van de erfelijkheidsleer. Met zijn experimenten met erwten liet Mendel zien dat het kruisen van planten niet vergeleken kan worden met het mengen van twee vloeistoffen, maar met het doorgeven van ‘erfelijke deeltjes’ aan het nageslacht.

Door onbegrip tussen collega’s en nabestaanden zijn de aantekeningen van Mendel na zijn dood verbrand. Daardoor was er over de motieven van Mendel tot op heden niets met zekerheid bekend. Peter van Dijk: “Er was een gat in de belangrijke periode tussen het afstuderen van Mendel in 1853 en zijn beroemde publicatie in 1865. Ik raakte gefascineerd door dat gat van 12 jaar en ben op zoek gegaan naar informatie uit die periode”.
Opvallend genoeg werd Van Dijk een handje geholpen door de moderne techniek. Veel oude uitgaven van kranten worden nu gedigitaliseerd en via internet toegankelijk gemaakt. Door gebruik te maken van zogenaamde OCR software kunnen de digitale beelden weer worden omgezet naar teksten die met behulp van zoekmachines goed te doorzoeken zijn.

Van Dijk: “Zo ontdekte ik in twee kranten uit het Tsjechische Brno artikelen uit 1861 over het werk van Gregor Mendel. De krant noemde de experimenten van Mendel heel instructief en gericht op het ontwikkelen van verbeterde groente- en siergewassen. Mendel was in zijn vroege jaren dus niet zozeer uit op het begrijpen van het overerven van eigenschappen, maar op innovatie in de land- en tuinbouw.”

Mede door zijn omgeving en de mogelijkheden die Mendel kreeg voor het doen van onderzoek richtte hij zich meer en meer op het ophelderen van de wetten van de overerving. Dat onderzoek leidde uiteindelijk tot de beroemde publicatie uit 1865. Van Dijk: “Het heeft nog tot 1900 geduurd voordat anderen, waaronder Hugo de Vries, zo ver kwamen en daarbij ontdekten dat Gregor Mendel ze 35 jaar eerder al voor was.”

Het wetenschappelijke artikel van Peter van Dijk van Keygene en zijn co-auteurs Franjo Weissing van de Rijksuniversiteit Groningen en het Institute for Advanced Study in Amsterdam en Noel Ellis van de University of Auckland is open access en is dus voor iedereen via internet te lezen.

Bron: Keygene

In de ruim 1.000 m² grote kas bootsen de onderzoekers maar liefst negentien verschillende klimaatomstandigheden in de afzonderlijke ruimtes na. Luchtvochtigheid, temperatuur, water en licht worden allemaal volledig automatisch geregeld.

Een centrale gang splitst de kas doormidden. Aan weerszijden liggen de kascompartimenten, allen voorzien van een hygiënesluis die de gewassen moet beschermen tegen een besmetting met een insect, of erger: een schimmel, bacterie of virus, verspreid door het insect. Het innovatiecentrum is nieuw, schoon, hoog, licht en fris. Op de kweektafels in de kascompartimenten staan onder andere de kool, tomaat, banaan en rubberpaardenbloem uitbundig te groeien.

Databank vol informatie

Eén van de aanwinsten is het PhenoFab. Deze ruimte biedt de mogelijkheid om de uiterlijke kenmerken van honderden planten tegelijkertijd optimaal te volgen en digitaal vast te leggen. Momenteel staat er een onderzoek van rijstplanten waarmee een droogteresistentieproef wordt uitgevoerd. De staat van de plant varieert, afhankelijk van de hoeveelheid toegediend water: van weelderig tot armetierig. De planten staan in transparante potten en worden een- tot tweemaal per dag via de lopende band de fotoruimte in getransporteerd. Daar worden ze van bovenaf en vanaf de zijkanten fotografisch vastgelegd. Dankzij de transparante bodem van de potten is het ook mogelijk om foto’s te maken van het wortelstelsel. Daarnaast worden de planten een voor een gewogen. Als het gewicht is afgenomen, wordt er water gegeven. De planten die in het onderzoek ‘drooggezet’ zijn, krijgen minder water. Dit alles geheel automatisch.

Al deze informatie en die van eventuele biochemische en dna-analyses wordt opgeslagen en gekoppeld aan de unieke code van iedere afzonderlijke plant. Drs. Rolf Mank, bioloog en greenhouse manager, vertelt wat een waardevolle collectie aan informatie dit oplevert: ‘Er ontstaat een rijke dataset waarop je algoritmes kunt loslaten. Je ziet ook verrassende uitkomsten, doordat je alles in beeld vastlegt en je kunt eindeloos relaties leggen tussen bladgrootte, verdroging, vochttoevoer, enzovoort.’

Spectaculair is de ruimte waarin zich twee lagen van compartimenten bevinden, waarin de planten gekweekt worden. Felle ledlampen verlichten de vele planten die in afzonderlijke bakken strak naast elkaar staan. Een geautomatiseerd systeem verplaatst de bakken naar de voorste rij, zodat een monsternemer heel eenvoudig kleine stukjes van de planten kan afnemen voor onderzoek op het lab. Vervolgens verplaatst het systeem de bakken van het lagere naar het hogere niveau. Tijdens dit onderzoek is het handig dat de plantjes in de tussentijd maar langzaam doorgroeien, omdat ze dan niet te hoog worden en knakken, of tegen de bakken van het niveau erboven aan groeien. Dat kan bewerkstelligd worden door temperatuur en lichtdosering aan te passen. Een ander voordeel is dat heel selectief en geheel automatisch de juiste batch te selecteren valt: van een experiment met 22.000 planten blijven er soms maar 500 over waarmee het onderzoek wordt vervolgd.

Klimaathuishouding

De klimaathuishouding wordt voortdurend bewaakt op temperatuur en luchtvochtigheid. Onder de kweektafels staan ronde koelers die lucht aanzuigen via een koelspiraal en de temperatuur tot 18 à 20 °C koelen, of tot hogere temperaturen als dat voor het specifieke gewas meer gewenst is. Aan de voorzijde van de ronde koelers wordt de lucht de kasruimte in geblazen. Het dak is voorzien van ramen die aan beide kanten open kunnen. Gaas met gaatjes ter grootte van enkele micrometers voorkomen dat insecten als tripsen de ruimte kunnen binnendringen.

De temperatuur, de hoeveelheid licht en de hoeveelheid lucht worden allemaal met een computer ingesteld. Natuurlijke variabelen laten zich echter niet regelen. Afgelopen zomer was in dat opzicht een goede testcase met buitentemperaturen tot 38 °C. ‘Net onder de nok haalde je wel een temperatuur van 40 tot 45 °C’, zegt purchase manager Maarten van Riel. ‘Maar de omgevingstemperatuur van de planten bleef gelukkig keurig op de ingestelde waarde.’

Korte-dagplanten zijn planten die minder dan twaalf uur licht per dag verdragen. Krijgen ze meer licht, dan bloeien ze niet. Wil je in Nederland experimenten doen met korte-dagplanten, dan zal je een groot deel van het jaar verduistering moeten aanbrengen. In een speciale ruimte, die zonder verduistering oogt als een volstrekt normale kas, is volledige verduistering mogelijk. In eerste instantie bleek na oplevering van deze ruimte dat er toch nog een kier was waardoor wat licht binnenviel. Maar inmiddels zie je volgens Mank geen ‘hand meer voor ogen’ als alle schermen zijn dichtgetrokken.

Waterhuishouding

De waterleidingen in de afzonderlijke ruimtes leiden allemaal naar een centraal punt. In deze compacte ruimte bevinden zich aan de muur een enorme hoeveelheid aan leidingen en afsluitbare kraantjes. Behalve de waterleidingen staan er ook reservoirs opgesteld, waarin zich specifieke substraten bevinden. Deze substraten kunnen worden toegevoegd aan het water, dat vervolgens naar een specifieke kas wordt getransporteerd. Ieder gewas kan zo op maat toegediende substraten ontvangen. Voor de teelt van rijst bijvoorbeeld, is ijzer essentieel en dat wordt nu automatisch in de juiste verhouding gedoseerd en toegediend.

Een sterke luchtstroom bovenin de koelcel blaast koude lucht langs een aantal trays met planten. De temperatuur is instelbaar tussen de 4 °C en -20 °C. Zaden van elders worden vaak een week bij -20 °C bewaard, zodat eventueel aanwezige insecten het loodje leggen en geen ziektes kunnen overdragen op andere planten. Voor schimmels en bacteriën helpt deze koudebehandeling echter niet. Ook voor het vernaliseren is de koelcel handig. Dat zijn koudebehandelingen, essentieel voor de ontwikkeling van sommige planten. Tarwesoorten, maar bijvoorbeeld ook orchideeën hebben zo’n koudebehandeling nodig om tot bloei te kunnen komen.

Instelbare ledverlichting

Op de bovenste verdieping van het Crop Innovation Center staat een tweetal ruimtes, waarin paarse ledverlichting een aquaponic en een hydroponic experiment verlicht: een combinatie van aquacultuur(het kweken van waterdieren) en hydrocultuur (het kweken van planten in water). Binnen het lichtspectrum hebben diverse kleuren een verschillend effect op planten. In de ledverlichtingsruimte hangen ledlampen die ingesteld kunnen worden op verschillende golflengtes. Ze kunnen naast wit licht (alle kleuren) ook blauw, groen, rood en verrood licht uitzenden. Blauw licht heeft als effect dat de plant de lengtegroei remt en klein blijft. Verrood licht daarentegen zorgt ervoor dat de plant zich naar het licht toe ‘uitstrekt’.

Deze kennis van de ledverlichting wordt onder meer toegepast in vertical farming-systemen. Groen licht is weer nodig voor bijen om zich te kunnen oriënteren; deze worden ingezet voor de bestuiving van gewassen. Bijen raken gedesoriënteerd wanneer ze in rood licht vliegen. In grootschalige kassen worden om die reden ’s avonds de bijenkorven gesloten voordat de rode lampen aangaan.

Het is duidelijk: het Crop Innovation Center richt zich op een breed scala aan botanische onderzoeksgebieden.

Met de bouw van het Crop Innovation Center is een investering van € 2 miljoen gemoeid. De nieuwe faciliteit bestaat uit een onderzoekkas, klimaatcellen voor onderzoek naar planten voor verticale landbouw (vertical farming), een gekoelde cel voor onderzoek naar houdbaarheid van groenten en fruit en een aantal werk- en opslagruimtes.

In de klimaatcellen wordt onderzocht hoe nieuwe groente- en fruitrassen ontwikkeld kunnen worden die geschikt zijn voor verticale landbouw. Als gevolg van de wereldwijde verstedelijking en de daarmee samenhangende vraag naar beschikbaar voedsel kijkt men naar verticale landbouwsystemen: plantenfabrieken waarin gewassen in lagen boven elkaar verbouwd worden. Bij die ontwikkeling wordt veel gekeken naar de optimale techniek. De onderzoekers van KeyGene ontwikkelen technieken waarmee plantenveredelaars speciaal hiervoor nieuwe plantenvariaties kunnen selecteren.

Bron: Technisch Weekblad

In een open brief aan de Britse overheid vragen 33 ondertekenaars om een proactieve en ondersteunende houding en inzet van de Britse overheid rond de toepassing van gene editing. Deze wetenschapsinstellingen, universiteiten, veredelaars, biotech bedrijven en landbouworganisaties doen dit naar aanleiding van de recente uitspraak van het Europese Hof over mutagenese in de context van de Brexit. Net als Nederland kent Groot-Brittannië een sterke agrofood sector waarin veel innovaties en aanzienlijke investeringen plaatsvinden. De ondertekenaars vrezen dat deze positie en het vermogen om sneller en beter tot duurzame en gezonde gewassen en voeding te komen, in gevaar komt als het Verenigd Koninkrijk zich tijdens de Brexit op dit vlak aanpast aan de Europese Unie en de uitspraak van het Hof. De auteurs sluiten af met een pleidooi voor een Britse koers die uitgaat van science-based wet- en regelgeving voor innovatieve plantveredeling en stellen voor dit in een rondetafelgesprek verder te bespreken. HollandBIO kan zich hier helemaal vinden en vindt dat de Nederlandse overheid een zelfde voortrekkersrol moet vervullen vanuit dit streven, maar dan binnen Europa.

Lees meer:

• http://www.cpm-magazine.co.uk/2018/09/13/industry-calls-clarity-gene-edited-crops/
• http://www.cpm-magazine.co.uk/wp-content/uploads/2018/09/180903-Michael-Gove-letter.FINAL_.pdf