Plantenonderzoek of rocket science?

Het geeft al best een speciaal gevoel om rond te lopen op het goed beveiligde ESTEC-terrein van de European Space Agency (ESA) in Noordwijk. En dan mag je ook nog een kijkje nemen in het Gravity Simulation Laboratory. Links aan het eind van de gang draait in een ruimte een gigantisch vierarmig apparaat keihard rond. En dan weet je: de vier studenten Biotechnologie die zich Team Hypercropsidants noemen, zijn begonnen met hun ruimtevaartexperiment!

Maandenlang hebben Robin, Zico, Marjam en Sietse hiernaar uitgekeken. Minutieus hebben ze alle voorbereidingen getroffen om niets aan het toeval over te laten. En nu is eindelijk het moment aangebroken waar het onderzoek letterlijk en figuurlijk om draait: het uitvoeren van zwaartekrachttests met kiemplantjes. Door plantjes één, 24 of 48 uur lang te laten ronddraaien in een Large Diameter Centrifuge kunnen de studenten onderzoeken wat er met de productie van vitamine C gebeurt bij een zwaartekracht van 2G (een druk van twee keer het eigen gewicht) en 4G. Daarnaast testen ze hoe de plantjes reageren op gesimuleerde gewichtloosheid.

Sponsorjacht
Er komt veel bij kijken. Omdat je dit onderzoek niet kunt uitvoeren zonder materialen, gingen de studenten in het voorjaar op sponsorjacht. “Voor plantzaden benaderden we enkele in kiemplanten gespecialiseerde telers”, vertelt Robin Romein. “We vonden aansluiting bij Microgreens Holland. Promega Corporation hielp ons aan de benodigde labartikelen. Het bedrijf Megazyme maakt een experimentele opstelling waarmee je het gehalte vitamine C kunt bepalen uit plantsamples. Dat matcht perfect met wat wij wilden doen! En ons project levert hen nieuwe informatie over hun eigen kitjes op: wij geven ze terug hoe wij met de kitjes hebben gewerkt en wat onze resultaten zijn. Zo help je elkaar.”

Zandraket
“Met Microgreens Holland hebben we besproken welke planten interessant zijn om te onderzoeken”, zegt Zico Verhoeff. “We zochten kiemplantjes veel vitamine C bevatten en vrij stevig zijn. We kwamen uit op rode kool, radijs en mosterd. Als laatste kozen we voor Arabidopsis thaliana: de zandraket. Dat is een klein plantje dat vaak in de plantenwetenschap wordt gebruikt als modelorganisme. Omdat er op genetisch niveau al zoveel over bekend is, is het makkelijk om er onderzoek naar te doen: in de literatuur vind je bijvoorbeeld hoe de plant vitamine C produceert, en welke genen aan en uit worden gezet bij stress.”

Sietse Lek gaat daar nog wat dieper op in: “Planten waarover geen genetische informatie beschikbaar was, vielen sowieso af. De selectie heeft veel tijd gekost, want de informatie rolt niet vanzelf uit je computer als je de plantnaam intypt. Die is meestal verstopt in een artikel of een database, en dan moet je goed uitzoeken of het gen waar je naar kijkt wel datgene is wat je wilt vinden.”

Lichtreflectie
Een ander belangrijk aspect van de voorbereiding voor het experiment was het vermijden van verschillen in andere plantgroeifactoren: “Als je alléén het effect van zwaartekrachtverschillen wilt meten, probeer je alle andere factoren die de vitamine C -productie kunnen beïnvloeden – zoals licht of voedingsconcentraties – uit te sluiten”, vertelt Marjam Saleh. Daarom moesten de dozen waar het experiment in gedaan wordt aan de binnenkant dezelfde kleur hebben, zodat er geen verschil in lichtreflectie zou zijn.

Ondanks die gedegen voorbereiding ging er toch iets mis: Op de eerste dag bij ESA moesten de studenten na één uur centrifugeren de plantjes in epjes (buisjes) ‘snapfreezen’ in stikstof, zodat ze deze momentopname van de plantgroei later kunnen analyseren. Vanuit een temperatuur van minimaal -160 graden Celsius hevelden ze de epjes over naar doosjes waarin ze voorlopig bij -80 graden worden bewaard. Ongeveer tien à vijftien van de tweehonderd epjes bleken niet bestand tegen de grote temperatuurverschillen en explodeerden. Marjam: “We moeten nog uitzoeken wat de impact hiervan is op ons onderzoek, maar waarschijnlijk valt het mee.” Dit najaar analyseren de studenten de resultaten.

Intrinsieke motivatie
Paulus den Hollander, een van de docent-onderzoekers van Hogeschool Inholland die het onderzoek van de studenten begeleidt, is deze ochtend ook in het technologische onderzoekscentrum ESTEC. “We willen dat onze studenten bevlogen professionals worden. En het feit dat ze zelf met dit project gekomen zijn en ons hebben gevraagd of wij wilden meedenken, zegt wel dat ze de intrinsieke motivatie hebben om naast hun studie nog meer dingen aan te pakken; dat moeten we zoveel mogelijk stimuleren en ondersteunen.”

Hij ziet de groep als voorbeeld voor nieuwe studenten: “Ze maken filmpjes en andere content en dat is goed voor de beeldvorming van eerstejaarsstudenten. Want sommige studenten denken misschien dat plantenonderzoek saai is, maar ondertussen werkt dit team hier wél aan ruimtevaarttechnologie voor een internationale organisatie. Dat is verre van saai!” Daarnaast dient het onderzoek een heel concreet doel. “Astronauten kunnen beter verse groente eten dan gedroogd voedsel. Dan zijn dit soort kiemplantjes makkelijk mee te nemen, want zaden wegen nu eenmaal niet zoveel en zijn lang houdbaar.”

Rocket science
Paulus is vooral heel erg trots: “Deze vier studenten doen dit in hun vrije tijd, misschien wel twintig uur per week. Als je die grote contrifuge ziet draaien, dan denk je, ja, daar hebben ze het voor gedaan! Ze hebben ook heel goed nagedacht over de opzet en controles, en een plan geschreven dat vijf keer zo dik is als wat ze bij ons voor het afstuderen moeten opleveren. Dit is duidelijk ‘rocket science’: ze zijn boven zichzelf én boven het diploma uitgestegen!”