Alles over triploïde en tetraploïde wietplanten

De meeste soorten wiet bestaan uit cellen die twee sets chromosomen bevatten: twee van elke ouder. Maar innovatieve breeders hebben soorten gemaakt die drie of zelfs vier sets chromosomen bevatten. Waarom is dit van belang? Planten met meer dan twee sets chromosomen produceren grotere toppen, meer cannabinoïden en terpenen en zwaardere oogsten. Ontdek alles wat je moet weten over polyploïdie in wiet en hoe het de toekomst van de industrie kan veranderen.

Diploïdie: het standaard genoom in wiet

Net als mensen zijn de meeste wietplanten diploïde organismen: ze bevatten twee sets chromosomen in elke cel ('di' staat voor 'twee'). Een kleine opfrisser als je de biologieles op de middelbare school vergeten bent: chromosomen zijn kleine structuren die zijn opgebouwd uit nucleïnezuren die in de kern van een cel zitten. Ze slaan genetische informatie op en maken tijdens celdeling het kopiëren van DNA mogelijk. Dit proces staat ook wel bekend als mitose.

Elke ouderplant geeft 10 chromosomen door aan hun nakomeling. Dit houdt in dat diploïde plantencellen in totaal 20 chromosomen hebben. Wetenschappers denken dat organismen met diploïdie een grotere kans op overleving hebben^[1]. Dankzij twee sets chromosomen hebben cellen een soort 'software back-up' in het geval dat een chromosoom beschadigd raakt. Daarnaast hebben gezonde genen de overhand tegen genen met schadelijke mutaties.

Diploïdie biedt ook andere voordelen. Door de aanwezigheid van twee sets chromosomen kunnen planten zich op termijn beter aan hun omgeving aanpassen. Geërfde genen van beide ouders geven planten ook een genetische variabiliteit. Dit vergroot de kans op erfelijke resistentie tegen plagen en ziektes en bevordert andere gunstige eigenschappen.

De overgrote meerderheid van de cannabis strains is diploïde van aard. Slechts een heel klein percentage van wilde wietplanten heeft meer dan twee sets chromosomen. Breeders hebben daarom technieken ontwikkeld om planten te creëren met drie of zelfs vier sets chromosomen. Dit noemen we polyploïdie, en heeft zowel voordelen als nadelen.

Polyploïdie in wietplanten

Polyploïdie komt in verschillende mate in bijna alle bloeiende planten^[2] voor. Veel van de landbouwgewassen die mensen eten, zijn polyploïden, waaronder aardbeien, koffie, aardappelen en haver. Breeders van wiet hebben manieren bedacht om het aantal chromosomen in wietcellen te vergroten. Ze gebruiken hiervoor chemische interventie, maar kunnen ook diploïde en polyploïde soorten wiet kruisen.

Polyploïde cannabis strains verschillen van hun diploïde tegenhangers. Laten we de belangrijkste verschillen eens op een rijtje zetten:

• Samenstelling van de celwand: onderzoek toont aan dat polyploïdie de samenstelling van de celwand verandert^[3]. Dit is de structuur die om het plasmamembraan heen zit. Deze aanpassingen hebben invloed op de hoeveelheid eiwitten en complexe koolhydraten in de celwand. Dit heeft een grote impact op de tolerantie tegen droogte en de strijd tegen ziekteverwekkers.
• Biomassaproductie: polyploïde hennep produceert meer biomassa en zwaardere toppen^[4]. Dit heeft grote implicaties in de commerciële landbouw voor zowel industriële hennep als therapeutische en recreatieve wiet.
• Minder vruchtbaar: polyploïden zijn vaak onvruchtbaar^[5]. Dit klinkt misschien als een nadeel, maar het komt juist goed van pas bij het kweken van wiettoppen zonder zaadjes.

De verschillende typen polyploïdie in wiet

Tenzij je onder een steen hebt geleefd, weet je dat de cannabisindustrie de afgelopen tien jaar explosief gegroeid is. Steeds meer landen zijn bezig met legalisatie en de onderzoeks- en ontwikkelingsinspanningen nemen in rap tempo toe. Bedrijven steken veel tijd, moeite en geld in het creëren van wietplanten en producten die de winst verhogen en beter voldoen aan de eisen van de klant. Breeders creëerden soorten met een hoger THC percentage, grotere toppen, zwaardere oogsten en meer smaak.

Onderzoekers richten zich nu op het concept van polyploïdie om wiet als landbouwgewas te verbeteren. Door verschillende chemische behandelingen en kruisingen zijn de volgende typen polyploïden ontwikkeld:

• Triploïde wiet: de naam zegt het eigenlijk al. Triploïde wiet heeft drie sets chromosomen^[6], wat neerkomt op 30 in totaal. De nakomelingen erven één set van de ene ouder en twee van de andere.
• Tetraploïde wiet: deze soorten hebben vier sets chromosomen, twee van iedere ouder. Hoewel tetraploïde planten meer DNA-kopieën hebben, zijn ze een voorloper van triploïde planten (hierover later meer).

Kan polyploïdie in wiet het bestuivingsprobleem oplossen?

Polyploïde wietplanten hebben tal van voordelen. Bij de kweek van wiet op grote schaal kunnen ze telers helpen het bemestingsprobleem te omzeilen. Dit werkt zo: wiet is een tweehuizige plant waardoor ze zich als vrouwelijke of mannelijke plant ontwikkelen. De vrouwtjes produceren harsachtige toppen met veel cannabinoïden en terpenen (indien onbevrucht). Mannelijke toppen produceren pollen.

In principe zijn mannelijke planten waardeloos voor de productie van toppen. En dat niet alleen, want ze verminderen ook de kwaliteit van vrouwelijke toppen na bevruchting. Ze veranderen zoete sinsemilla in toppen met zaden en een lagere sterkte.

De huidige industriestandaard^[7] pakt dit probleem aan met een serie genetische testen voorafgaand aan transplantatie. Je kunt je vast wel voorstellen dat dit duur en tijdrovend is. Zowel feminized zaden als het maken van stekken zijn een goedkoper alternatief. Polyploïde wiet zou op termijn een derde optie kunnen zijn voor commerciële en kleinschalige kwekers die toppen zonder zaden willen kweken.

Triploïde wietsoorten zijn in principe onvruchtbaar en produceren zelden zaden, ongeacht of ze omringd zijn door mannetjes die stuifmeel produceren. Hun afwijkende sets chromosomen belemmeren de cellulaire processen die normaal gesproken tot de ontwikkeling van zaden leiden.

Triploïde wietplanten

Triploïde planten komen niet alleen in de wereld van wiet voor. Tuinbouwers hebben een groot aantal verschillende soorten triploïde planten ontwikkeld. Pitloos fruit, zoals watermeloenen en bananen, zijn voorbeelden van triploïde planten. Omdat ze geen zaden kunnen produceren, zijn ze makkelijker te consumeren en dus aantrekkelijker voor de consument.

Net als alle andere triploïde gewassen hebben ook cannabis strains met drie sets chromosomen een aantal belangrijke voordelen. Ze creëren meer biomassa wat betreft bladeren en stengels, wat ze een stuk interessanter maakt voor veel commerciële kweekprojecten. Dankzij de grotere toppen zijn ze ook buitengewoon aantrekkelijk voor telers, maar natuurlijk ook voor liefhebbers die hun wiet gewoon in coffeeshops kopen.

Hoe ontstaan triploïde wietplanten?

Triploïde planten komen in het wild voor, maar zijn uiterst zeldzaam. Om triploïde planten te maken, moeten breeders eerst tetraploïde wietsoorten maken (hierover later meer). Zodra de tetraploïde genen zijn gewaarborgd, selecteren breeders geschikte diploïde exemplaren die bepaalde kenmerken hebben. Het kruisen van een zorgvuldig geselecteerde tetraploïde ouder met een diploïde ouder zal triploïde nakomelingen creëren.

Kenmerken van triploïde genen in wiet

Je weet nu meer over de genetische verschillen tussen triploïde en diploïde planten. Maar hoe komen deze verschillen tot uiting? De belangrijkste kenmerken van triploïde planten zijn:

• Groter en voller: onderzoek toont aan dat triploïde wietplanten de neiging hebben groter te groeien^[8] dan hun diploïde tegenhangers. Een grotere biomassa zorgt voor grotere fan leaves, langere stelen en een uitgebreider wortelnetwerk in de bodem.
• Groeien langzamer: de omvang en productiviteit van triploïde planten hebben ook een nadeel. Ze hebben namelijk meer tijd nodig om te groeien. Voor hobbykwekers is dit wellicht niet zo’n probleem. Maar de langere groeicyclus kan problematisch zijn voor commerciële ondernemingen die op grote schaal en in hoog tempo moeten kweken.
• Meer cannabinoïden: in studies zijn de chemische eigenschappen van diploïde en polyploïde wietsoorten geanalyseerd. De onderzoekers ontdekten hogere percentages cannabinoïden^[9] in triploïde soorten wiet.
• Grotere toppen: triploïde cannabis strains produceren ook grotere toppen. De toppen zijn langer, breder en compacter. Grotere toppen en meer cannabinoïden zorgen voor aanzienlijk grotere oogsten per plant.

Wat zijn de voordelen van triploïde wietplanten?

Triploïde wiet opent vele nieuwe deuren voor breeders. Net als de opkomst van autoflowering en feminized genen, kunnen triploïde planten de cannabisindustrie op veel manieren veranderen. Het recente onderzoek is veelbelovend, ondanks het feit dat deze innovatie nog pril is. Uiteraard kleven er ook een aantal nadelen aan triploïde wietplanten, waardoor het nog niet duidelijk is of deze strains daadwerkelijk door breeders en kwekers omarmd worden.

Kun je triploïde en diploïde wietplanten kruisen?

Technisch gezien wel. Je kunt diploïde en triploïde ouder strains kruisen. De resultaten zijn waarschijnlijk niet echt de moeite waard, omdat hun ongelijke aantal chromosomen het normale voortplantingsproces kan verstoren. Bovendien zijn triploïden bijna altijd onvruchtbaar, wat betekent dat er maar een heel kleine kans bestaat dat ze nakomelingen produceren.

Wat zijn de nadelen van triploïde genen voor telers?

Triploïde wietplanten hebben een aantal indrukwekkende voordelen. Ze bieden grotere, zaadloze oogsten, dikkere toppen en meer cannabinoïden. Toch blijven deze soorten voorlopig voornamelijk beperkt tot onderzoekslaboratoria. Bovendien hebben ze ook enkele nadelen. Hun bijzonder lage vruchtbaarheid betekent dat telers voor onbepaalde tijd een lijn stekken moeten onderhouden om een nageslacht te verkrijgen dat aan hun wensen voldoet. Dit vereist veel ruimte, verlichting en voedingsstoffen, wat een behoorlijke investering is.

Bovendien zijn triploïde wietsoorten lastig te creëren. Je moet echt heel veel van plantengenen weten. Daarnaast moet je weten hoe je tetraploïde soorten kunt breeden die als oudersoorten kunnen dienen. De meeste kleinschalige telers hebben noch de kennis noch de middelen om hun eigen triploïde genen te produceren.

Tetraploïde wietplanten

Tetraploïde wietplanten lijken op triploïden, in die zin dat ze ook polyploïden zijn. In plaats van drie sets chromosomen heeft elke cel echter vier sets, twee van elke ouder. Deze strains zijn iets gemakkelijker te maken dan triploïde soorten. In principe zijn ze de botanische voorloper van triploïde soorten.

Hoe ontstaan tetraploïde wietplanten?

Plantenwetenschappers creëren tetraploïde planten door middel van een chemisch proces. Er zijn verschillende moleculen die, wanneer op een wietplant toegepast, ervoor zorgen dat cellen hun chromosomen vermenigvuldigen. Deze verbindingen bevatten colchicine^[10]. Dit is een natuurlijk voorkomend chemisch stofje uit de herfstkrokus die de celdeling verstoort. Onderzoekers gebruiken ook oryzalin om hetzelfde resultaat te bereiken. Dit is bovendien een stuk minder giftig.

Kenmerken van tetraploïde genen

Tetraploïde cannabis strains hebben unieke eigenschappen die ze voor breeders en telers aantrekkelijk maakt. Deze kwaliteiten zijn onder andere:

• Unieke bladmorfologie: tetraploïde wietsoorten hebben andere bladeren dan hun diploïde tegenhangers. Hun fan leaves zijn groter^[11] en hebben langere en dikkere blaadjes. De bewakingscellen die de huidmondjes openen en sluiten, zijn ook dikker en langer.
• Grotere dichtheid van trichomen: trichomen zijn de kleine kliertjes die op de toppen en bladeren. Deze kristalachtige structuren zijn verantwoordelijk voor het aanmaken van cannabinoïden en terpenen. Deze chemicaliën staan aan de wieg van de effecten van elke cannabis strain. Onderzoek toont aan dat tetraploïde suikerbladeren ongeveer 40% meer trichomen^[12] produceren dan diploïde bladeren.
• Grotere oogsten: tetraploïde planten produceren over het algemeen grotere oogsten^[13]. Dankzij de iets grotere hoeveelheid droge toppen en aanzienlijk grotere hoeveelheid bladresten kun je meer hasj en extracten maken.
• Meer terpenen: aromatische terpenen zijn verantwoordelijk voor de unieke geuren en smaken van elke strain. Ze spelen ook een belangrijke rol in de subjectieve effecten. In prille studies is aangetoond dat tetraploïde strains veel meer terpenen^[14] in hun bladeren en toppen produceren.

Het belang van tetraploïde wietplanten bij breeding

Gezien de hierboven genoemde indrukwekkende eigenschappen, heeft tetraploïde wiet duidelijk veel potentieel. Helaas kun je voorlopig nog geen tetraploïde strains kopen. Toch zit het er dik in dat ze over niet al te lange tijd op de markt verschijnen. Breeders zullen deze technologie waarschijnlijk gebruiken om wiet te creëren die productiever, harsachtiger, smaakvoller en krachtiger is. De kans is groot dat we op een gegeven moment ook tetraploïde versies van enkele van de meest bekende cannabis strains kunnen kopen.

Kun je een tetraploïde met een diploïde wietplant kruisen?

Zeker kan dat! Sterker nog, dit is hoe breeders triploïde planten creëren. Het kruisen van een diploïde met een tetraploïde resulteert in een nakomeling met drie sets chromosomen. Hoewel tetraploïde planten een verminderde vrouwelijke vruchtbaarheid hebben in vergelijking met diploïden, kunnen ze zich nog steeds voortplanten (ze ontwikkelen alleen minder zaden).

De nadelen van tetraploïde genen

Net als triploïde genen, vertonen tetraploïde planten een aantal zeer indrukwekkende eigenschappen. Met behulp van chemische manipulatie zijn ze relatief eenvoudig te creëren. Er zitten echter ook enkele nadelen aan. Ten eerste maakt hun lage vruchtbaarheid het moeilijk om succesvolle kruisingen te ontwikkelen. Ze groeien ook een stuk langzamer in vergelijking met diploïde wietsoorten, wat ze minder aantrekkelijk maakt voor telers met een gebrek aan tijd. Ten slotte blijven ze voorlopig beperkt tot breeders. Omdat het simpelweg nog een beetje een niche is, zijn tetraploïden voor de meeste amateurs lastig om mee te werken.

Polyploïdie in wiet: een fascinerend en nuttig fenomeen

De cannabisindustrie is gigantisch. Wat ooit als een wilde plant begon, is met behulp van menselijke innovatie uitgegroeid tot een diverse gedomesticeerde plant die veel verschillende vormen aanneemt. Doorbraken in breeding hebben de deur geopend voor autoflowering en feminized strains, evenals de eerste echte F1-hybrides.

Polyploïden lijken de volgende innovatie te zijn die de industrie een nieuwe boost gaat geven. Het is toch waanzinnig dat de wereld van breeding al zover is gevorderd dat het aantal chromosomen in plantencellen kan worden vermenigvuldigd! Zowel triploïde als tetraploïde wiet bieden een aantal veelbelovende voordelen, waaronder grotere toppen, meer THC en meer terpenen. Onderzoek bevindt zich momenteel nog in de beginfase, maar één ding is zeker: je gaat de komende jaren nog veel horen over polyploïde wiet!