Wageningen, The Netherlands
March 9, 2022
Wageningen University & Research (WUR) and the Photosynthesis 2.0 Research Fund (P2RF) are to establish a new independent institute for research on photosynthesis. “A key objective is to learn how we might improve the efficiency of photosynthesis in food crops. That could contribute significantly to feeding the world”, says Ernst van den Ende, a member of the WUR Board of Directors. This decision was announced today during the 104th Dies Natalis of the university.
The provisional name of the institute is the Institute for Advanced Studies for Photosynthetic Efficiency (IASPE). A total of 62 million euros will be invested in the new institute over the next decade. P2RF, which was founded by Egbert van der Pol, Menno Witteveen and Maarten Koopman, will contribute 50 million. WUR contributes 12 million, mainly in personnel and the use of laboratories at a reduced fee.
Witteveen: “The world population is expected to increase to 10 billion by the year 2050 and all these mouths must be fed with a planet that currently feeds 7 billion. The FAO has calculated that this can only be achieved through new scientific breakthroughs. One solution could be to grow crops that use sunlight more efficiently. Increasing our knowledge on these processes is, therefore, literally a matter of life and death.”
“That is why my partners and I approached WUR, the world-renowned institute in sustainable food security. We are delighted to work with WUR and to get other institutes and organisations involved. From growing in greenhouses to open fields, together we want to contribute to the world food supply through fundamental research”.
Why is research on photosynthesis needed
Photosynthesis is the most important biological process in the world. Energy from sunlight transforms water and CO2 from the atmosphere into oxygen and sugars. The plant uses sugars as building blocks to grow and to bear fruit. The efficiency of photosynthesis in field conditions leaves quite a bit to be desired. Plants use an average of only 1 per cent of all the solar energy that reaches the earth, while this could easily be 5 or 6 times more.
"If plants could absorb twice the amount of light, this would already have a huge impact on food production."
Louise O. Fresco
“This can, and should, change”, says Louise O. Fresco, President of the WUR Executive Board. “If plants could absorb twice the amount of light, this would already have a huge impact on food production. That would be fantastic news for the Global South, but even better: this may teach us how to utilise such chemical-physical processes to generate sustainable energy”.
Several plant varieties have already adapted to rapid growth through natural selection and have achieved a much higher photosynthesis efficiency than comparable varieties. One such plant is grey mustard, a plant native to the Mediterranean.
Ernst van den Ende: “We want to learn from these plants how we can use their genetic developments to induce a similar transformation in food crops. Better photosynthesis should lead to higher yields in existing crops. That means we would require less farmland, enabling us to better protect nature areas as well”.
Young researchers
The institute plans to produce 30 PhD students and 60 postdocs in the coming years. “We already know quite a lot about how photosynthesis works”, Van den Ende clarifies, “but there is still uncharted territory in improving its efficiency. This funding allows us to increase research capacity within Europe significantly. A wonderful opportunity for new scientific careers”.
The institute will be located on Wageningen Campus. It is not yet known where exactly.
Ruim zestig miljoen euro voor onderzoek efficiëntere fotosynthese
Wageningen University & Research (WUR) en het Photosynthesis 2.0 Research Fund (P2RF) richten samen een nieuw en onafhankelijk instituut op voor onderzoek naar fotosynthese. “Een belangrijk doel is om te leren hoe we de efficiëntie van fotosynthese in voedselgewassen kunnen verbeteren. Dat zou een belangrijke bijdrage kunnen leveren aan het voeden van de wereld,” zegt Ernst van den Ende, lid van de Concernraad van WUR. Het besluit werd vandaag bekendgemaakt, tijdens de 104e Dies Natalis van de universiteit.
De voorlopige naam van het instituut is het Institute for Advanced Studies for Photosynthetic Efficiency (IASPE). Bij de oprichting van het nieuwe instituut is een investering van 62 miljoen euro voor tien jaar gemoeid. Hiervan wordt vijftig miljoen bijgedragen door P2RF, dat is opgezet door de heren Egbert van der Pol, Menno Witteveen en Maarten Koopman. WUR draagt twaalf miljoen euro bij; een bijdrage die voor het overgrote deel bestaat uit de inzet van personeel en laboratoria tegen een gereduceerd tarief.
Witteveen: “In 2050 is de wereldbevolking naar verwachting gegroeid naar tien miljard mensen. Die moeten we voeden met dezelfde planeet die nu zeven miljard monden voedt. De FAO heeft berekend dat dit alleen mogelijk is met nieuwe wetenschappelijke doorbraken. Een van de oplossingen kan zijn om voedselgewassen te telen die efficiënter gebruik maken van het zonlicht. Het is daarom letterlijk van levensbelang dat we daarover meer kennis ontwikkelen.”
“Mijn partners en ik hebben daarom WUR benaderd, wereldwijd hét kennisinstituut rond duurzame voedselvoorziening. We zijn enthousiast om met WUR samen te werken en andere instituten en organisaties hierbij te betrekken. Van teelt in kassen en proefvelden tot en met het gewas op akkers; samen willen we met fundamenteel onderzoek een significante bijdrage leveren aan de wereldwijde voedselvoorziening.”
Waarom is onderzoek naar fotosynthese nodig?
Fotosynthese is het belangrijkste biologische proces op aarde. Dankzij de energie van zonlicht wordt water, met CO2 uit de lucht, omgezet in zuurstof en suikers. De suikers gebruikt de plant als bouwstenen om te groeien en vrucht te dragen. De efficiëntie van fotosynthese van planten in het veld is niet erg hoog. Van de zonne-energie die op aarde valt, benutten de planten gemiddeld maar ongeveer één procent, terwijl de efficiëntie in principe vijf tot zes maal hoger zou kunnen zijn.
Als planten al twee keer zoveel licht zouden kunnen absorberen kan dat enorme effecten hebben op de voedselproductie
Louise O. Fresco
“Dat moet en kan dus anders”, zegt Louise O. Fresco, voorzitter van de raad van bestuur van WUR. “Als planten al twee keer zoveel licht zouden kunnen absorberen kan dat enorme effecten hebben op de voedselproductie. Dat zou ontzettend goed nieuws zijn voor de Global South, maar dat niet alleen: mogelijk leren we hieruit hoe we dergelijke chemisch-fysische processen direct voor duurzame energie kunnen inzetten.”
Er zijn een paar plantensoorten die zich via natuurlijke selectie hebben aangepast om ontzettend snel te groeien, en dat voor elkaar hebben gekregen door een veel hogere fotosynthese-efficiëntie dan vergelijkbare soorten. Eén daarvan is de Grijze Mosterd, afkomstig uit het gebied rond de Middellandse Zee.
Ernst van den Ende: “We willen van dit soort planten leren hoe we hun genetische ontwikkeling kunnen gebruiken om ook voedselgewassen zo’n transformatie te kunnen laten ondergaan. Betere fotosynthese moet leiden tot hogere opbrengsten van de bestaande landbouwgewassen. Daardoor hebben we minder nieuwe landbouwgronden nodig, en kunnen we natuurgebieden dus ook beter beschermen.”
Jonge onderzoekers
Tot slot moet het instituut de komende jaren dertig PhD’ers en zestig post-docs voortbrengen. “We weten al veel over hoe fotosynthese werkt”, legt Van den Ende uit, “maar er ligt nog onontgonnen terrein rond het verbeteren van de efficiëntie ervan. Met deze financiering kunnen we binnen Europa een forse toename van de onderzoekscapaciteit realiseren. Een prachtige kans voor nieuwe wetenschappelijke carrières.”
Het instituut wordt gevestigd op Wageningen Campus. Het is nog niet bekend waar precies.
Topics
Species
