Biologie hoofdstuk 20
Biologie §20.1
Klassiek veredelen: veredelen van planten met behulp van selecteren en kruisen. Bij
klassiek veredelen speelt geslachtelijke voortplanting een rol. Hierbij komt stuifmeel uit de
meeldraden op de stempel: de bestuiving. Het gevolg is dat de ♂ gameten
(geslachtscellen) via stuifmeelbuizen naar het vruchtbeginsel op of in de bloembodem
groeien. Daar versmelten ze met de ♀ gameten (eicellen) in de zaadbeginsels: de
bevruchting. Bij veredeling voert een veredelaar de bestuiving uit. Hij knipt bij een jonge
bloem de bloemblaadjes en meeldraden weg → moederplant. Met een penseel beweegt hij
stuifmeel van de gewenste vaderplant op de stempel van de stampers. Dit groeit uit tot het
vruchtbeginsel en de bloembodem van een rozenbottel. Dit is een schijnvrucht met
daarbinnen kleine vruchtjes met één zaad, hieruit groeien nieuwe planten. Deze
geslachtelijke voortplanting levert nieuwe combinaties van allelen bij de nakomelingen:
mogelijk een nieuw rozenras. Door het herhaaldelijk selecteren op kenmerken, verdwijnen
eigenschappen, het kan daardoor zijn dat allelen verdwijnen uit een genenpool.
Rozenkwekers maken voornamelijk gebruik van ongeslachtelijke voortplanting, ook wel
vermeerdering genoemd. Hierbij gaat het om het vermeerderen van een goed gelukt ras. De
nakomelingen zijn genetisch identiek aan de ouderplant (kloon). Bij rozen kunnen uit de
ogen (oculi) nieuwe rozentakken groeien nadat ze zijn geënt op een onderstam. Deze
eenvoudige vorm van enten heet oculeren. Bij een succesvolle enting loopt het oog uit en
groeit verder tot een tak met de eigenschappen van de plant. Rozenkwekers zijn voortdurend
beducht op aantasting van planten door schimmels. De schimmel ontwikkelt heel snel
resistentie tegen de gebruikte schimmelbestrijdingsmiddelen, de fungiciden. Het is daarom
belangrijk besmetting te voorkomen. Daarvoor is de kennis van de levenscyclus van de
schimmel nodig. Schimmels groeien uit sporen, haploïde cellen die dienen voor de
vermeerdering van schimmels. Komt een spore van de grauwe schimmel op een bloemblad
of vrucht terecht, dan kiemt hij en groeit de plant in. Dat levert haploïde cellen die de plant
binnendringen en daar een netwerk van schimmeldraden vormen, het mycelium, dat door
de plant heen groeit. De plantencellen sterven daardoor af. De grauwe schimmel vormt een
grauwgrijs pluis: de sporendragers. De nieuwe sporen daarin verspreiden zich.
Er zijn bij tomaten 10 plekken in het DNA waar resistentiegenen zijn. Door deze kennis,
genomics, kunnen veredelaars verschillende tomatenrassen kweken met deze genen. In de
buurt van het gewenste gen zoeken ze naar een makkelijk zichtbaar te maken stukje DNA op
te gebruiken als herkenningspunt, een DNA-marker. Hiermee kunnen veredelaars bij de
nakomelingen van een kruising snel vaststellen of deze over een of meer resistentiegenen
beschikken. Dit is selectie op DNA-niveau.
Bouw je resistentiegenen van tomaten via genetische modificatie (gmo) in bij rozen, dan
ontstaan rozenplanten met extra genen die coderen voor de nieuwe eigenschap, gmo-
planten. Dit zijn dan transgene planten. Bij gmo-planten waarbij genen van planten van
dezelfde soort zijn ingebouwd, spreek je van cisgene planten. Bij genetische modificatie
isoleert een laborant het gewenste gen uit de cellen van het donororganisme. Hij kiest een
geschikte bacteriesoort om het gen over te brengen in een cel van de ontvangende plant.
Bacteriën bezitten naast hun grote cirkelvormige DNA ook kleinere cirkelvormige stukken
DNA: plasmiden. De laborant bouwt het over te brengen gen in bij een plasmide van de
bacterie, die nu als vector (transportmiddel) dient om het gen over te brengen. Hij plaatst de
plasmide in een andere bacterie en laat die bacterie delen tot een kloon bacteriën, allemaal
met de plasmide met het gewenste gen. De kloon komt samen in een kweek met losse, niet-
geïdentificeerde plantencellen. Bij een aantal plantencellen dringt de plasmide het gewenste
gen binnen, waarna enzymen het gen inbouwen in het DNA van de plantencel. Doordat de
laborant aan het over te brengen gen een markergen heeft gekoppeld, kan hij de cellen met
het gewenste en aan het markergen gekoppelde gen selecteren. De cellen zonder dit gen
gaan met toevoeging van antibioticum dood. De cellen die overblijven gaan op
weefselkweek: in een steriel groeimedium ontstaat uit elke cel eerst een klompje cellen en
vervolgens een geheel nieuwe plant (na toevoeging van groeistoffen).
Met uitzondering van één diploïde soort, zijn alle wilde rozensoorten in Nederland polyploïd:
ze hebben meerdere sets chromosomen. De verschillende soorten rozen zijn ontstaan als
, Biologie hoofdstuk 20
hybriden uit vooroudersoorten. Met behulp van colchicine kunnen onderzoekers polyploïde
opwekken door de vorming van trekdraden tijdens de mitose te verhinderen, waardoor de
chromatiden van de dubbelchromosomen na deling van het centromeer niet uit elkaar gaan:
non-disjunctie, een genoommutatie.
Biologie §20.2
Door bodemdaling, zeespiegelstijging en droge zomers is in Nederland sprake van
verzilting: het zoutgehalte van de bodem neemt steeds meer toe. Door onderzoeken wordt
er gekeken welke rassen het meest zouttolerant zijn en wat de beste manier is van
irrigeren. Planten nemen water met daarin opgeloste mineralen (voedingszouten) op via
wortelharen. Dit zijn uitstulpingen van epidermiscellen (opperhuidcellen) vlak bij de
uiteinden van jonge worteltoppen. Wortelharen vergroten worteloppervlak en daarmee de
capaciteit voor het opnemen van water en zouten. Na opname gaan deze via celwanden, de
apoplast-route, of via celmembranen en grondplasma, de symplast-route, richting het
midden van de wortel: de centrale cilinder. Hieromheen ligt de endodermis van de wortel.
Endodermiscellen hebben in de dwarswanden van de cel een laagje suberine (kurk), de
bandjes van Caspari (kurkbandjes). Het water kan bij deze bandjes niet verder via de
apoplast-route, maar kunnen alleen door de celmembranen van de endodermiscellen heen
om in de centrale cilinder te komen. Daar gaan water en zouten verder in speciale
transportbuisjes, de houtvaten. Het zuurstofgehalte en de temperatuur van de bodem
hebben invloed op de zout- en wateropname → actieve processen. Aan de binnen- en
buitenzijde van de endodermiscellen gaan selectief opgenomen zouten tegen het
concentratieverschil in naar de centrale cilinder: actief transport. De concentratie zouten in
de centrale cilinder stijgt. Watermoleculen gaan via osmose. Dit geeft een lichte overdruk die
het water via de houtvaten naar boven perst: de worteldruk. Soms is de worteldruk
zichtbaar als de worteldruk relatief hoog is, er worden waterdruppels via de poriën de
bladeren uitgeperst: guttatie.
Houtvaten vervoeren water en opgeloste zouten van de wortels naar andere delen van een
plant. Watermoleculen trekken elkaar aan door de lading: cohesie. Het water vormt hierdoor
één lange waterdraad in de houtvaten. Watermoleculen en moleculen in de wanden van de
houtvaten trekken elkaar ook aan: adhesie. Dit helpt de watermoleculen omhoog te komen.
Er is naast de worteldruk, adhesie en cohesie nog een kracht van belang bij watertransport:
de verdamping in de bladeren. Door de verdamping trekken de bladeren de waterdraden
omhoog: de verdampingsstroom. De waterpotentiaal op een bepaalde plek, is de
optelsom van alle krachten die invloed hebben op de stroomrichting van het water.
Verdamping vindt vooral plaats via huidmondjes: openingen in de bladeren en stengels,
omgeven door twee speciale sluitcellen.
Biologie §20.3
Een belangrijke suiker in planten is glucose. Planten maken glucose uit koolstofdioxide en
water tijdens het proces fotosynthese: 6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2. Tijdens de
fotosynthese vindt er omzetting plaats van lichtenergie (fotonen) in chemische energie
(glucose). Groene planten zijn fotoautotroof (organismen die m.b.v. lichtenergie organische
stoffen maken). Fotosynthese vindt plaats in gespecialiseerde organellen: de
bladgroenkorrels ofwel chloroplasten. Soms verplaatsen chloroplasten zich in de cel, hierbij
speelt myosine een rol. Deze moleculen kunnen de chemische energie uit ATP omzetten in
kinetische energie, waardoor ze zich langs de actinefilamenten verplaatsen. Zitten de
moleculen vast aan organellen, dan verplaatsen die organellen zich met de
myosinemoleculen door het grondplasma: plasmastroming.
Elk chloroplast heeft een buiten- en een binnenmembraan. Centraal ligt het stroma, een
stroperige vloeistof met opgeloste stoffen. Daarin ligt ook het cirkelvormige chloroplast DNA
(cpDNA). In het stroma liggen platte blaasjes gevormd uit groene membranen: de
thylakoïden. Deze liggen op elkaar in stapeltjes, de grana.
De membranen van de thylakoïden bevatten twee fotosystemen: fotosysteem I en II (Binas
69B). Het proces van fotosynthese begint in fotosysteem II.
