Genetische manipulatie

Nieuws

Wat is genetische manipulatie?

GM-voedsel

Gentherapie

Biotech-industrie

Meningen

Links

Wonderrijst

De wereldbevolking blijft groeien. En aangezien de meeste nieuwe monden rijst zullen eten, moet de opbrengst van dit gewas nog veel verder omhoog. Sceptici betwijfelen of dit mogelijk is.

Door Marianne Heselmans

23 OKTOBER 1999. HET IS NU al dringen tussen de wolkenkrabbers van Shanghai, Singapore en Bangkok. Maar in 2025 is het daar nog drukker. De Wereldbank verwacht dat Zuid-Azië over 25 jaar ongeveer 780 miljoen meer mensen telt dan nu. Een fikse groei, want afgelopen dertig jaar kwamen er `slechts' 665 miljoen Zuid-Aziaten bij. Ook in Afrika zullen er de komende dertig jaar meer mensen bijkomen dan de afgelopen dertig jaar. Naar schatting mogen we zo rond 2025 de acht miljardste inwoner verwelkomen. Dat betekent twee miljard meer monden om te voeden. En behoefte aan meer knolgewassen, meer maïs, meer tarwe en vooral meer rijst. Want de meeste nieuwe eters zijn rijsteters. Nergens wordt zoveel rijst verbouwd en gegeten als in het dicht bevolkte Azië. Aziaten eten 's ochtends, 's middags en 's avonds rijst; bezoek krijgt ter verwelkoming rijst. Om aan die enorme rijstbehoefte te voldoen zijn op de heldergroene rijstvelden dagelijks meer dan 250 miljoen gezinnen in de weer. Zal het hen lukken om ook in 2025 nog voldoende rijst te produceren?

De VN-voedselorganisatie, de FAO constateerde een paar jaar geleden dat de wereldwijde productie van rijst, maïs en tarwe sinds 1990 minder hard groeit dan in de drie decennia daarvoor. Tussen ongeveer 1965 en 1990 kon de graanproductie de bevolkingsgroei goed bijbenen dankzij gestage invoering van moderne rassen, kunstmest, bestrijdingsmiddelen en irrigatie. Maar de invoering van deze zogeheten Groene-Revolutietechnieken stagneert. De voor landbouw gunstige gebieden zijn zo goed als allemaal in gebruik. Het areaal productieve landbouwgrond neemt in veel gebieden zelfs af vanwege verstedelijking, erosie of verzilting. Om dit op te vangen moeten boeren meer produceren per hectare, maar het aantal geproduceerde tonnen per hectare groeit minder hard dan twintig jaar geleden. Groeide de rijstproductie in de jaren zeventig en tachtig nog met 2,8 procent per jaar, inmiddels is dat nog maar 1,6 procent.

De groeistagnatie leidt tot heftige debatten op congressen en in wetenschappelijke bladen. Het meest sombere scenario komt van milieu-activist Lester Brown van het Worldwatch Institute in Washington. Brown voorspelt honger en ellende. Hij ziet in de recente daling van de productiegroei een teken dat de graanproductie de groeiende wereldbevolking niet zal kunnen bijbenen. Economen van de FAO zijn het echter absoluut niet met hem eens. Zij wijzen erop dat de productiegroei nog steeds de bevolkingsgroei bijhoudt. We hebben niet meer dezelfde groei nodig als dertig jaar geleden, schrijft Nikos Alexandratos in het FAO-standaardwerk `World Agriculture: towards 2010'. Een veel groter gedeelte van de bevolking is nu immers goed gevoed. Dat nog steeds 800 miljoen mensen dagelijks honger lijden komt omdat ze niet genoeg eten kunnen kopen. Niet omdat er – zoals voor 1960 – op wereldschaal een voedseltekort is. Met andere woorden: toen was een inhaalslag nodig, nu niet meer.

De bevolkingsgroei vraagt een verdere verbetering van bijvoorbeeld de rijstteelt. Onderzoek daarnaar wordt ondersteund en gecoördineerd door het internationaal rijstonderzoeksinstituut, het IRRI op de Filippijnen. Ook de agronomen die op een of andere manier zijn betrokken bij het IRRI zijn het niet eens met Lester Brown. ``We kunnen de groeiende bevolking makkelijk bijhouden'', zegt prof.dr. Rudy Rabbinge, bestuursvoorzitter van het IRRI en hoogleraar aan de Wageningen Universiteit (voorheen Landbouwuniversiteit). Zijn groep heeft uitgerekend dat zelfs als we in 2040 met elf miljard mensen zouden zijn, de aarde nog ruim voldoende voedsel kan voortbrengen: 40.000 miljoen ton graan is mogelijk, 25 keer zoveel als nu. Maar dit is wel een theoretisch getal. De onderzoekers zijn uitgegaan van het areaal geschikte grond voor landbouw en van de ideale omstandigheden voor boeren zoals voldoende water, optimaal management, geen ziekten en plagen, geen oorlog, goed weer en voldoende (kunst)mest. In werkelijkheid zijn de omstandigheden natuurlijk bij lange na niet ideaal. ``Met makkelijk bedoel ik dan ook zeker niet dat het vanzelf gaat'', zegt Rabbinge. ``Het zal alleen lukken als de landbouw en het landbouwkundig onderzoek niet langer wordt verwaarloosd.''

Kortstro-rassen

Agronomen onderscheiden potentiële opbrengst en werkelijke of gemiddelde opbrengst. De potentiële rijstopbrengst hangt af van de hoeveelheid en de grootte van de graankorrels. Het geeft de hoeveelheid tonnen per hectare weer die boeren of boerinnen van het land af zouden halen onder ideale omstandigheden. Voor rijst ligt dit plafond, bij gunstig klimaat, op tien ton per hectare. De werkelijke opbrengst is vaak minder dan de helft, want boeren kampen altijd met opbrengstverliezen. Ten tijde van de Groene Revolutie kon de graanproductie worden verdubbeld door de introductie van rassen met een substantieel hogere potentiële opbrengst. De nieuwe rassen hadden namelijk korte, stevige stengels en zware korrels. Die kortstro-rassen zijn echter nooit aangeslagen in de arme, bergachtige, droge, zoute of anderszins ongunstige gebieden. In een groot deel van de wereld gebruiken de boeren dan ook nog steeds de oude, weinig productieve landrassen.

Er zijn ruwweg drie strategieën om de wereldwijde graanproductie te verhogen – het IRRI volgt ze alledrie. Onderzoekers proberen de moderne rassen en teelttechnieken aan te passen aan de arme, marginale gebieden. Daarnaast pogen ze het opbrengstverlies in de gebieden waar de Groene Revolutie wel is aangeslagen te verminderen. En ze zetten in op een tweede Groene Revolutie, door rassen te maken met nog grotere of nog meer korrels.

Gaat dat allemaal lukken? De agronomen van het IRRI willen niet doemdenken, maar ze maken zich wel meer zorgen dan de economen van de FAO. Prof.dr. Kenneth Cassman van de Universiteit van Nebraska gelooft niet in een tweede Groene Revolutie. De Amerikaanse agronoom, die jarenlang op het IRRI werkte, constateert dat de potentiële opbrengst van rijst, tarwe en maïs al dertig jaar hetzelfde is, ondanks de niet aflatende inspanningen van veredelaars. ``Korrelgrootte en hoeveelheid korrels hangen af van complexe biologische processen als fotosynthese en bladontwikkeling'', zo benadrukte hij toen hij onlangs Wageningen bezocht. ``Op dit punt blijken rassen heel moeilijk te verbeteren. Ik vrees dat veredelaars hier ook de komende dertig jaar weinig vooruitgang boeken.''

Rijstveredelaars zelf – en ook de economen van de FAO – zien echter nog wel degelijk mogelijkheden om rijstrassen te verkrijgen met meer korrel. De Chinees Yuan Longping, directeur van het National Hybrid Rice Research and Development Center in Changsha, zegt in het wetenschappelijk tijdschrift Science van 15 januari dat hij op het punt staat om met een `superhybride' te komen. Zijn planten hebben in kleine veldproeven al gemiddeld 13 ton per hectare opgebracht, bijna drie ton meer dan gangbare rassen. Hybriden zijn de nakomelingen van twee uitmuntende, genetisch heel verschillende ouderrassen. Ze brengen om onbekende redenen vaak extra veel op, maar hebben wel twee nadelen: boeren moeten elk jaar nieuw zaad kopen omdat hybriden onvruchtbaar zijn, en het kruisen van de ouders om hybriden te verkrijgen is erg bewerkelijk. In China verbouwt niettemin al meer dan de helft van de boeren hybride rijst, waarmee ze vaak een hogere opbrengst halen dan de boeren in andere Aziatische landen. Inmiddels wordt daar nu hybride rijst van het IRRI verspreid, met hulp van maatschappelijke organisaties en zaadbedrijven. Volgens de hybride-veredelaars staat verbetering van hybriden pas in de kinderschoenen en is de potentie ervan nog lang niet gerealiseerd.

Het IRRI ziet nog een tweede mogelijkheid om de potentiële rijstopbrengst te verhogen, namelijk het gericht verbeteren van rijstplanten op basis van gewasfysiologische experimenten en computermodellen. Hiermee is bijvoorbeeld in te schatten in welke stand de bladeren het meeste zonlicht ontvangen, of welke vaatbundels groter zouden moeten zijn voor een betere suikerstroom naar de korrels. Het instituut heeft een nieuw rijstras ontworpen – wonderrijst geheten – met minder sprieten en grotere korrels. De bladeren zijn steviger en ze staan meer rechtop zodat ze meer zonlicht vangen. Vorig jaar gaven een paar van deze planten een hogere opbrengst dan de gangbare rassen, meldde een IRRI-veredelaar in Science.

Stengelboorder

De veredelaars zijn tijdens het kruisen sinds 1990 echter nogal wat problemen tegengekomen en de nieuwe planten zijn ook nu nog extreem vatbaar voor de gevreesde stengelboorder. De redacteur van Science noemt deze post-Groene-Revolutiepoging dan ook een `studie in frustratie-tolerantie'. Rabbinge, wiens Wageningse collega's hebben meegewerkt aan deze rijst, wijst er echter op dat tien jaar niet bijzonder lang is voor een veredelingstraject. ``En hoeveel mensen werken hier nu aan? Laten het er tien zijn. Dat is toch een kleine investering in een nieuw type ras dat veel kan betekenen voor de opbrengstverhoging.''

Aan universiteiten proberen ook biotechnologen het korrelgewicht te vergroten. Een aantal onderzoekers probeert bijvoorbeeld het fotosynthese-proces van de planten te verbeteren door het inbrengen van genen die samen coderen voor het complexe enzym rubisco. Dat speelt een cruciale rol bij de aanmaak van suikers en zetmeel. Helaas bindt het in de meeste planten niet alleen de kooldioxide die nodig is voor de aanmaak van de bouwstoffen, maar ook zuurstof. Dat is in opbrengsttermen een verspilling, want het levert minder bouwstoffen op. Biotechnologen hebben de genen voor rubisco inmiddels uit een rode alg gehaald, en ze proberen deze nu in granen te zetten. Cassman wil dit onderzoek niet bij voorbaat naar de prullenbak verwijzen, maar hij wijst er wel op dat succes nog jaren op zich zal laten wachten.

Ook Rabbinge betwijfelt of deze biotechnologische aanpak zal lukken. Fotosynthese is een conservatief proces. Niettemin ziet de hoogleraar voor de biotechnologen zeker een rol weggelegd als het gaat om verhoging van de graanproductie. ``DNA-merkertechnieken en genetische manipulatie zijn prachtige instrumenten. Wat je vroeger met een botte bijl deed, kun je nu met een fijn mesje. Je kunt gerichter eigenschappen inbrengen, wat de rassen minder kwetsbaar en gevaarlijk maakt. Natuurlijk zitten er ook risico's aan genetische manipulatie, en die moeten serieus worden genomen, maar het zou onzin zijn om te zeggen dat je dit instrument niet moet gebruiken vanwege de gevaren die eraan zitten.''

Tegelijkertijd moeten we niet te veel van biotechnologie verwachten, zo zegt Rabbinge. Waarschijnlijk zal slechts bij een klein deel van de teeltproblemen genetische manipulatie uitkomst bieden, bijvoorbeeld bij het verkrijgen van zout- of droogte-tolerantie. Rabbinge heeft zich vaak verbaasd over het vele geld dat naar de biotechnologie gaat. ``Degenen die pleidooien ervoor hielden overschreeuwden de zaak nog al eens, ze beloofden gouden bergen. Terwijl veredeling niet eens de grootste bijdrage heeft geleverd aan de Groene Revolutie. Slechts zo'n dertig procent van de productieverhoging is te danken aan de introductie van de kortstro-rassen, de rest komt van mechanisering, irrigatie en betere bestrijdings- en bemestingstechnieken. En elk ras dat potentieel meer opbrengt, vraagt ook verbeterde teeltmaatregelen om de potentie te realiseren.'' Het IRRI besteedt enkele procenten van het budget aan biotechnologie, gericht op het resistenter maken van de rassen.

Als Cassman gelijk krijgt, en veredelaars slagen er de komende dertig jaar niet in om het productieplafond van tien ton rijst per hectare substantieel te verhogen, dan moet het misschien komen van een verminderd opbrengstverlies. Dat betekent adequater management en resistentere rassen. Om de bevolkingsgroei bij te houden, zo heeft de agronoom uitgerekend, moeten de boeren in 2030 tenminste 8,5 ton geïrrigeerde rijst per hectare halen. Nu halen ze gemiddeld zo'n vijf ton.

Om het verlies terug te brengen, liefst op een duurzame manier, zijn er nieuwe teeltoplossingen nodig. Het IRRI werkt bijvoorbeeld aan technieken om met gunstige of neutrale schimmels schadelijke schimmels weg te concurreren. De groep van Cassman ontwikkelde een techniek om met gewasafval in de bodem ophoping van schadelijke fenolen te voorkomen die stikstof vasthouden. En zo ontwikkelden productie-ecologen de laatste jaren bijvoorbeeld hagen die natuurlijke vijanden van plagen aantrekken. Of een eenvoudige chlorofylmeter waarmee boeren de stikstofbehoefte van rijst kunnen vaststellen en een diagnostisch apparaatje om te bepalen of het onkruid al bijna dood is, dan wel nog meer onkruidbestrijding behoeft. Gezien de grote verschillen in opbrengstverliezen bij boeren, is ook nog veel extra rijst te verkrijgen door verspreiding van al ontwikkelde teelttechnieken. In China is vanwege relatief goed management de gemiddelde opbrengst nu zes tot zeven ton, in India geven diezelfde rassen vier ton per hectare. Er zijn mogelijkheden genoeg. De vraag is of ze op tijd worden gerealiseerd.

Is het in de gunstige gebieden al erg complex om miljoenen rijstboeren efficiënter te laten telen, nog veel lastiger is dat in de marginale gebieden. Afrika en het arme platteland van Zuid-India zijn daarvan voorbeelden. Volgens de befaamde Groene-revolutieveredelaars Norman Borlaug en M.S. Swaminathan is daar veel winst te behalen. Erkenning van het feit dat de Groene Revolutie in grote delen van de wereld nog niet is aangeslagen, staat volgens hen voorop. Maar Cassman verwacht niet dat deze gebieden veel zullen bijdragen aan de voedselvoorziening op wereldniveau. ``Natuurlijk, agronomen moeten ook hiervoor werken. Maar naar mijn gevoel kan het leeuwendeel daar niet vandaan komen. Er zijn grenzen aan wat een plant aan stress aankan'', aldus de Amerikaanse agronoom.

Bedelaar

Zeker is dat het bijhouden van de bevolkingsgroei enorme inspanningen gaat vragen. Volgens de agronomen wordt de wereldvoedselvoorziening op lange termijn niet veilig gesteld, als er niet een halt wordt toegeroepen aan de al jarenlange bezuinigingen op het productie-ecologisch onderzoek en op internationaal landbouwkundige onderzoeksinstituten zoals het IRRI. ``Er staat enorm veel op het spel'', zei Cassman onlangs in Science (22 aug). ``Maar als je kijkt naar de wetenschappelijke agenda, moet je toch constateren dat de meeste mensen zich hier niet van bewust zijn. Men maakt zich momenteel meer zorgen over de inslag van een asteroïde dan over het wereldvoedselprobleem.''

Het IRRI besteedt vijftig miljoen gulden per jaar, ongeveer zoveel als een klein landbouwkundig instituut in Nederland. Het telde aanvankelijk 100 onderzoekers en 1.900 ondersteunende personeelsleden; afgelopen vier jaar heeft het 600 mensen moeten ontslaan. Rabbinge voelt zich soms net een bedelaar. Volgens de bestuursvoorzitter hebben de aanhoudende bezuinigingen op landbouwkundig onderzoek te maken met de lage status die de landbouw in het Westen heeft gekregen.

Om die statusverlaging in Azië te voorkomen heeft hij met Aziatische ministers en industriëlen een stichting opgericht om de cultuur rond rijst levend te houden. Omdat rijst zo belangrijk is voor de Aziaten, is het gewas overal terug te vinden: in de taal, de symboliek, de rituelen en de godsdienst. Het IRRI heeft een rijstmuseum ingericht en journalisten hebben scholing gehad om over de rijstcultuur te schrijven. ``Van rijst wordt nog geen tien procent verwerkt'', verklaart Rabbinge. ``De mensen eten het direct. Maar ook in Azië komen nu meer bewerkte producten. We willen niet de kant van het Westen opgaan, waar we het contact met voedsel en landbouw totaal kwijtraken. Zo'n vervreemding heeft niet alleen zijn weerslag op het veiligstellen van de wereldvoedselvoorziening, het kan ook leiden tot allerlei waanbeelden zoals nu over Frankensteinfood.''