Bijdrage van rijstteelt aan klimaatverandering kan omlaag dankzij nieuwe gewasvariant

Bij de gangbare teelt van rijst komt veel van het broeikasgas methaan vrij. Maar met een nieuwe rijstvariant hebben onderzoekers die uitstoot met circa 70 procent weten te verminderen. Deze variant is inmiddels drie jaar in het veld getest.

De resultaten van de studie zijn gepubliceerd in Molecular Plant . Methaan (CH 4 ) is na CO 2 het belangrijkste broeikasgas, goed voor ongeveer een derde van de door de mens veroorzaakte opwarming sinds het pre-industriële tijdperk – die opwarming bedraagt inmiddels 1,3°C ten opzichte van de periode 1850-1900. Tijdens de klimaattop in Glasgow in 2021 spraken de Europese Unie en de Verenigde Staten af hun uitstoot van methaan tegen 2030 met ten minste 30 procent te hebben verminderd ten opzichte van 2020.



Inmiddels zijn 160 landen aangesloten bij deze zogeheten Global Methane Pledge . Rijstteelt is een belangrijke bron van methaan, met een wereldwijd aandeel van zo’n 10 procent. Rijst wordt meestal onder water geteeld, waardoor er weinig tot geen zuurstof in de bodem doordringt.

Bij de omzetting van voedingsstoffen produceren bepaalde bacteriën in die omstandigheden methaan. De onderzoekers kweekten twee rijstvarianten in een fytotron, een kweekkamer met controleerbare omstandigheden. Het ging om een gangbare rijst en een in 2015 door henzelf ontwikkelde genetisch gemodificeerde (gmo) variant, waarbij een gen uit gerst in het rijst-dna was gebracht.

Door deze ingreep dirigeerde de plant meer zetmeel naar zijn rijstkorrels dan naar zijn wortelsysteem. In veldtests zagen onderzoekers dat de methaanuitstoot uit velden met deze gmo-rijst ten opzichte van gangbare rijstvarianten was gehalveerd. Bij de twee rijstvarianten analyseerden de wetenschappers de moleculen in de bodem rondom het wortelstelsel van de planten.

Ze vonden één duidelijk verschil, fumaraat. Dat molecuul was twee keer zo weinig aanwezig bij de gmo-rijst. Ook ín de wortels van de gmo-rijst bleek minder fumaraat te zitten.

In een volgend experiment voegden ze fumaraat toe aan de bodems van de twee rijstvarianten. Ze zagen de uitstoot van methaan toenemen, maar bij de gmo-rijst beduidend minder dan bij de andere rijstvariant. Ze vermoedden een molecuul in de bodem van de gmo-rijst dat de aanmaak van methaan remt.

Na verdere analyse vonden ze ethanol. Als ze dat vervolgens toevoegden aan de bodems, zagen ze de methaanuitstoot afnemen. En als ze wortels van rijstplanten blootstelden aan ethanol, zagen ze daarin de aanmaak van fumaraat verminderen.

Met verdere experimenten wisten ze op te helderen dat fumaraat wordt uitgescheiden door het wortelsysteem van de rijstplant en in de bodem, via een paar stappen, wordt omgezet in methaan. En ethanol remt dat proces. Daarop kruisten de wetenschappers een rijstvariant waarvan bekend was dat hij weinig fumaraat en veel ethanol uit z’n wortels uitscheidt, met een elite-rijst met hoge opbrengst.

Met de nakomelingen werden in de herfst van 2021 op twee plekken in China (200 kilometer uit elkaar) tests uitgevoerd, gevolgd door tests in de herfst van 2022, op twee andere plekken (300 km uit elkaar). Daarnaast lieten ze boeren de rijst in de herfst van 2022 en 2023 aanplanten. De uitstoot van methaan lag 70 procent lager dan die van de elite-rijst, en de opbrengst was met bijna 9 ton per hectare vergelijkbaar met die van elite-rijstvarianten.

„Het is een elegante studie, met veel werk”, zegt Paul Bodelier, microbieel ecoloog aan het Nederlands Instituut voor Ecologie in Wageningen en niet betrokken bij het onderzoek. Hij kent het eerdere werk van de onderzoekers, waarbij ze de gmo-rijst maakten. Bodelier was destijds een van de reviewers van de publicatie, die in Nature verscheen.

„Ze wisten toen al dat weinig mensen een gmo-rijst zullen willen eten, en ze zijn toen al begonnen met het maken van nieuwe rijstvarianten via natuurlijke kruisingen.” Dat beaamt Anna Schnürer, hoogleraar microbiële biotechnologie aan de Zweedse landbouwuniversiteit in Uppsala, en coördinator van de studie. „In China zijn er wel varianten van gmo-katoen en -papaya toegelaten, maar rijst niet.

Een variant die via natuurlijke kruising is gemaakt, is interessanter, want die kun je overal gebruiken.” Schnürer zegt dat bij de rijstteelt ook op andere manieren wordt geprobeerd de uitstoot van methaan te verminderen. Ze noemt de methode waarbij natte en droge teelt worden afgewisseld.

Die vraagt ook beduidend minder water..