Op het eerste gezicht lijken de tomaten die in het laboratorium van Lucas van der Zee groeien nauwelijks afwijkend. Maar juist wat ontbreekt, maakt het verschil: geen bladeren, stelen, wortels – en geen licht. Deze vruchten groeien uit bloemen die zijn ondergedompeld in een op suiker gebaseerde voedingsoplossing, zonder dat er een complete plant aan te pas komt. "We proberen de natuur niet te reproduceren," zegt Van der Zee. "We onderzoeken welke functies écht nodig zijn om een vrucht te laten groeien, en hoe we die kunnen isoleren."
Die vraag vormt de kern van Fruit of Knowledge, een samenwerkingsproject van Wageningen University en Universiteit Utrecht. Het doel: oogstbaar fruit produceren direct uit plantstamcellen, waarbij de vegetatieve fase volledig wordt overgeslagen. In plaats van de hele plantgroei te optimaliseren, bouwen Van der Zee en collega Niels Peeters de fruitproductie opnieuw op – vanaf het cellulaire niveau. 
© Lucas van der Zee
Bloem direct geïnduceerd uit meristeemweefsel in vitro, waarbij de vegetatieve fase wordt overgeslagen
De plant deconstrueren
Het team denkt in functies, niet in structuren. In plaats van een complete plant te laten groeien voor één tomaat, richten ze zich op de biologische processen die nodig zijn om alleen de vrucht te vormen. Dat leidt tot een modulair systeem met vijf fasen:
1. Startmateriaal
Weefsel wordt verkregen uit zaad, callus of embryo. Ook kunnen somatische cellen worden omgevormd tot plantenweefsel met behulp van planthormonen.
2. Meristeemvorming
Door behandeling met cytokininen ontstaat een meristeem: de stamcelzone die normaal gesproken nieuwe stengels en bladeren vormt.
3. Bloeminductie
Met hormonale signalen wordt het meristeem direct aangezet tot bloei – de vegetatieve fase wordt overgeslagen. "We stimuleren het meristeem om meteen een bloem te vormen," legt Van der Zee uit. "Dat is de echte verandering in ontwikkelingslogica."
4. Vruchtontwikkeling
Na bestuiving of chemische activatie begint de bloem vrucht te dragen. De tomaat ontwikkelt zich in een steriel suiker- en nutriëntenmedium. De afgesneden steel neemt voedingsstoffen op; wortels worden niet gevormd.
5. Contaminatiebestrijding
Suikermedium is niet alleen ideaal voor planten, maar ook voor bacteriën en schimmels. Beheersing van besmetting is daarom cruciaal. "Je creëert een paradijs voor micro-organismen," aldus Van der Zee. "Ze buiten houden is de helft van de uitdaging."
Voedingsstoffen leveren zonder wortels
Opmerkelijk genoeg vormt het ontbreken van wortels geen groot obstakel. Het plaatsen van de bloemsteel in het medium blijkt voldoende: voedingsstoffen worden opgenomen via het vasculaire weefsel, zolang de steel functioneert. "Er ontstaat wat littekenweefsel, maar dat belemmert de opname nauwelijks," zegt Van der Zee. "Het systeem werkt goed – in elk geval bij tomaten."
Dit principe lijkt op tijdelijke onderdompelingsbioreactoren uit de weefselkweek, waarin weefsels periodiek worden ondergedompeld in groeimedium en daarna aan lucht worden blootgesteld voor zuurstofvoorziening. 
© Lucas van der Zee
Tomaat gegroeid in een op suiker gebaseerd medium, zonder grond of wortelsysteem. Voedingsopname verloopt via de afgesneden steel.
Bloeien zonder planten
Terwijl Van der Zee zich richt op vruchtontwikkeling, onderzoekt Niels Peeters in Utrecht hoe hij bloemen rechtstreeks uit ongedifferentieerde cellen kan opwekken – zonder dat daar een volwassen plant aan voorafgaat.
"Als ik een stuk stengel gebruik, blijft het groeien en vormt het een bloem, alsof het zich herinnert waar het mee bezig was," vertelde Peeters aan het Wageningen Resource magazine. "Hoe die herinnering werkt, is nog een raadsel. Dat intrigeert me."
Deze aanpak stelt het team in staat om de energie- en hulpbronintensieve vegetatieve fase van de plantcyclus te omzeilen. Bovendien maakt het snellere in-vitro groeicycli mogelijk, met meerdere bloeimomenten in veel kortere tijd. 
© Niels PeetersTomaat volledig in vitro gegroeid – van bloem tot vrucht, zonder licht, wortels of volwassen plant. Foto: Niels Peeters
Een flexibel en evoluerend platform
Het systeem is nog in ontwikkeling en kent uitdagingen. Zo blijven vruchten die volledig in vitro worden gekweekt zonder segment van de steel vaak klein. "Met een stukje hoofdas eraan zien we dat de vrucht net zo groot of zelfs groter wordt dan aan de plant," zegt Van der Zee. "Zonder dat segment is de groei beperkt. We zoeken nog uit waarom."
Daarnaast reageert elke cultivar anders. Die variabiliteit vormt een beperking, maar ook een kracht. "Er zijn geen universele regels in de biologie," aldus Van der Zee. "Elk soort – zelfs elk weefseltype – reageert anders. Daarom zal dit nooit plug-and-play worden. Het is en blijft ambacht." 
© Lucas van der Zee
In vitro gegroeide aardbei na bloei – onderdeel van vroege testen naar suiker-gestuurde vruchtontwikkeling.
Op weg naar een nieuw soort systeem
Van der Zee voorziet dat fruitsystemen in de toekomst kunnen functioneren als fermentatieplatforms: schaalbaar, aanpasbaar en ontworpen voor specifieke eigenschappen. "Ik denk dat de ontwerpvrijheid volledig openligt. Je zou kunnen gaan van bioreactoren in biotech-stijl tot iets dat lijkt op een vertical farm – maar dan zonder de lampen."
Voor nu ligt de focus op het valideren van elke fase en het testen van de flexibiliteit. Maar de implicaties zijn al duidelijk: als fruit kan groeien uit meristeemweefsel, zonder grond, wortels of licht, dan moet onze definitie van landbouw mogelijk worden herzien. "Het gaat niet om het nabootsen van de plant," besluit Van der Zee. "Het gaat om begrijpen wat een vrucht mogelijk maakt – en daar een systeem voor ontwerpen."
Voor meer informatie:
Wageningen Universiteit en Onderzoek
Lucas van der Zee
[email protected]
Universiteit Utrecht
Niels Peeters
[email protected]
