In Brazilië wordt gewerkt aan een nieuw tijdelijk immersie-bioreactorsysteem (TIB) voor de vermeerdering van planten. Automatisering en geavanceerde weefselkweektechnologieën spelen een steeds grotere rol in grootschalige plantvermeerdering, van papaja tot suikerriet. Het zogeheten MCP Temporary Immersion Bioreactor-systeem is ontwikkeld om de efficiëntie te verhogen, de plantkwaliteit te verbeteren en de arbeidsbehoefte te verminderen ten opzichte van conventionele weefselkweek op agar.
Het TIB-systeem dompelt plantmateriaal periodiek onder in een voedingsoplossing onder gecontroleerde omstandigheden. Deze 'hoogwater-laagwater'-benadering maakt een efficiënte opname van nutriënten mogelijk, terwijl tijdens de drainagefase voldoende zuurstof beschikbaar blijft. Volgens Alewijn Broere, directeur van SBW do Brasil, betekent deze technologie een belangrijke stap richting industrialisatie van plantvermeerdering.
© SBW
"Het systeem werkt in cycli waarbij plantmateriaal tijdelijk wordt ondergedompeld in een voedingsoplossing en vervolgens weer wordt gedraineerd," legt hij uit. "Daardoor ontstaan optimale groeicondities, terwijl gasuitwisseling behouden blijft en het risico op besmetting wordt geminimaliseerd."
© SBW
Automatisering en productie-efficiëntie
Traditionele weefselkweeksystemen maken doorgaans gebruik van vaste media en vereisen veel handmatige handelingen, frequente overplaatsingen en een aanzienlijke arbeidsinzet. TIB-systemen automatiseren een groot deel van deze processen en beperken de noodzaak voor handmatige interventie. "Het belangrijkste voordeel is automatisering," zegt Alewijn. "Processen zoals elongatie en beworteling kunnen in hetzelfde systeem plaatsvinden, waardoor het aantal handelingen sterk afneemt."
De arbeidsbesparing kan aanzienlijk zijn. In gecontroleerde omgevingen kan de benodigde arbeidstijd in inoculatieruimtes met 60 tot 90 procent worden teruggebracht. Tegelijkertijd vermindert het wegvallen van agar het verbruik van media en wordt de voorbereiding eenvoudiger.
"Met geautomatiseerde monitoring en sensoren die de omgeving aansturen, kan één operator een groot aantal bioreactoren beheren. Dat niveau van schaalbaarheid is met klassieke vermeerderingsmethoden moeilijk te realiseren."
Economische modellen laten eveneens aanzienlijke operationele besparingen zien. Hoewel de initiële investering in apparatuur hoger ligt dan bij traditionele systemen, kunnen lagere operationele kosten en een hogere productiecapaciteit de terugverdientijd verkorten.
"Afhankelijk van het gewas en de productieschaal kan de terugverdientijd variëren van enkele maanden tot ongeveer twee jaar. Zodra het systeem operationeel is, daalt de kostprijs per plant aanzienlijk."
© SBW
Kwaliteit, uniformiteit en contaminatiebeheersing
Een ander voordeel van TIB-systemen is de gecontroleerde en gesloten productieomgeving. In conventionele weefselkweek worden containers regelmatig geopend, wat het risico op contaminatie vergroot. Bioreactorsystemen blijven gedurende de volledige groeicyclus gesloten. "Omdat het systeem gesloten blijft, wordt besmetting van buitenaf sterk beperkt," legt hij uit. "De uitdaging verschuift naar het beheersen van interne bacteriën in het plantmateriaal, wat kan worden aangepakt met geoptimaliseerde mediaformuleringen."
Ook de uniformiteit van het plantmateriaal verbetert doordat planten onder identieke en nauwkeurig gecontroleerde omstandigheden groeien. Die consistentie is vooral belangrijk voor commerciële kwekerijen en grootschalige tuinbouwproductie.
© SBW
Ondersteuning van grootschalige teelt
Voor gewassen zoals suikerriet is schoon uitgangsmateriaal cruciaal voor gezonde planten en stabiele opbrengsten. Vermeerdering via weefselkweek maakt het mogelijk om op grote schaal ziektevrije planten te produceren. "De toekomst van suikerrietproductie begint met schoon plantmateriaal. Wanneer telers starten met pathogeenvrije weefselkweekplanten en dit combineren met een goede veldselectie, leidt dat tot hogere productiviteit en een duurzamere teelt."
Alewijn benadrukt dat de combinatie van automatisering, robotica en verticale teeltsystemen de mogelijkheden verder vergroot. "Van het laboratorium naar de kas en uiteindelijk naar het veld: automatisering maakt het mogelijk om met een relatief klein team miljoenen planten te produceren."
© SBW
Toepassingen buiten suikerriet
Hoewel TIB-systemen al breed worden toegepast bij gewassen zoals suikerriet, kunnen dezelfde principes ook voor andere soorten worden gebruikt. Bij SBW do Brasil en MulticropsPlus zijn honderden protocollen voor weefselkweek ontwikkeld voor uiteenlopende gewassen. Sommige daarvan, zoals papaja, vergden jaren van onderzoek en ontwikkeling.
"Papaja was een van de meest uitdagende gewassen waarmee we hebben gewerkt," zegt Broere. "Maar door vol te houden is het gelukt. Inmiddels produceren we duizenden planten per week met uniforme groei en een eerdere vruchtzetting."
© SBW
Grootschalige microvermeerdering ondersteunt ook nieuwe teelten en opkomende agrarische waardeketens. Zo wordt in Brazilië onderzocht of agave kan dienen als grondstof voor bio-ethanol. "Om onderzoek om te zetten in commerciële productie heb je gezond en uniform uitgangsmateriaal nodig. Onze rol is om die vermeerderingscapaciteit te leveren."
© SBW
Verdere ontwikkelingen zijn al in voorbereiding, waaronder geautomatiseerde vermeerderingssystemen voor gewassen zoals eucalyptus. In dergelijke systemen kunnen scheuten uit TIB-bioreactoren met robots in trays worden geplaatst en in verticale teeltomgevingen worden beworteld, voordat ze naar definitieve containers gaan.
© SBW
"De combinatie van weefselkweek, robotica en gecontroleerde teeltomgevingen maakt het mogelijk om het volledige vermeerderingsproces veel efficiënter te organiseren."
Voor meer informatie:
Alewijn Broere, Directeur
SBW do Brasil
[email protected]
https://sbwbrasil.com.br/
