Fosfietbemesting in strijd tegen onkruid

Opgave 3 (vraag 14 t/m 23) uit eindexamen Biologie VWO 2022 tijdvak 3

Vraag 14

[P] Populatie- en ecosysteemniveau [P2] Zelforganisatie van ecosystemen [Nectar] H8: Kenmerken van ecosystemen [Biologie voor Jou] H5: Ecologie

Sinds het ontstaan van de landbouw strijden boeren tegen onkruid: planten die zonlicht, voedingsstoffen en water 'wegkapen' van de geteelde gewassen. Naast de bekende methoden van onkruidbestrijding is er nu een nieuwe methode ontwikkeld: uithongeren.

De soorten die door landbouwers als onkruid worden gezien zijn voornamelijk pioniersoorten. Door bepaalde eigenschappen van pioniersoorten komen deze soorten veel voor op akkers.

Noteer zo'n kenmerkende eigenschap van pioniersoorten en licht toe dat een pioniersoort door deze eigenschap veel kan voorkomen op akkers.

Voor nakijken en persoonlijke tips van de AI-docent: Maak een foto van jouw antwoord of type het in.

Uitleg bij vraag 14

Kom je er niet uit? Begin met een hint. Klaar? Bekijk stap voor stap hoe je alle punten haalt.

Vraag 15

[M] Molecuul- en celniveau [M3] Zelforganisatie van cellen [Nectar] H20: Planten [Biologie voor Jou] H9: Stofwisseling in de cel

In de reguliere landbouw is het toedienen van herbiciden (onkruidbestrijdingsmiddelen) de meest gebruikte methode om groei van onkruid tegen te gaan. Herbiciden worden ingedeeld op hun werking. Zo zijn er bijvoorbeeld fotosysteem-II-remmers (PSII-remmers).

PSII-remmers verstoren de lichtreactie doordat het elektronentransport in fotosysteem II wordt geblokkeerd.

Drie beweringen over fotosysteem II zijn:

Fotosysteem II bevindt zich op het buitenmembraan van chloroplasten.
Een blokkade van het elektronentransport in fotosysteem II leidt tot een verminderde splitsing van water.
Een remming van fotosysteem II zal leiden tot een remming van de donkerreactie.

Schrijf de nummers 1, 2 en 3 onder elkaar en noteer erachter of de betreffende bewering juist of onjuist is.

Voor nakijken en persoonlijke tips van de AI-docent: Maak een foto van jouw antwoord of type het in.

Uitleg bij vraag 15

Kom je er niet uit? Begin met een hint. Klaar? Bekijk stap voor stap hoe je alle punten haalt.

Vraag 18

[P] Populatie- en ecosysteemniveau [P1] Regulatie van ecosystemen [Biologie voor Jou] H4: Evolutie [Nectar] H7: Evolutie

Gebruik van pesticiden leidt – als gevolg van evolutie – tot ontwikkeling van resistentie bij onkruidsoorten. In het diagram in afbeelding 1 is de ontwikkeling van resistentie tegen de beschreven herbiciden bij onkruidsoorten in de VS weergegeven.

In afbeelding 1 is te zien dat steeds meer onkruidsoorten resistentie hebben ontwikkeld tegen een van beide typen herbiciden. De resistenties bij verschillende soorten binnen één groep zijn een voorbeeld van analogie.

Licht dit toe.

Figuur 1 bij vraag 18 van opgave Fosfietbemesting in strijd tegen onkruid (Biologie VWO 2022)

Voor nakijken en persoonlijke tips van de AI-docent: Maak een foto van jouw antwoord of type het in.

Uitleg bij vraag 18

Kom je er niet uit? Begin met een hint. Klaar? Bekijk stap voor stap hoe je alle punten haalt.

Vraag 19

[M] Molecuul- en celniveau [M1] Eiwitsynthese [Nectar] H20: Planten [Biologie voor Jou] H10: DNA

Om het resistentieprobleem te omzeilen hebben wetenschappers gezocht naar een andere aanpak om onkruid te bestrijden. Voor de assimilatie van fosforhoudende organische stoffen kunnen planten alleen fosfaat ( $\text{PO}_4^{3-}$ ) gebruiken. Deze stof is een van de hoofdbestanddelen van kunstmest. Fosfor in de vorm van fosfiet ( $\text{PO}_3^{3-}$ ) kan door plantencellen wel worden opgenomen via de fosfaat-transportenzymen, maar kan niet worden gebruikt voor assimilatieprocessen. Als een landbouwgewas zo kan worden aangepast dat het gewas fosfiet wel kan benutten, zou het een groot voordeel hebben ten opzichte van onkruid.

Enkele organische stoffen zijn: 1 chlorofyl 2 NADH 3 RNA

Schrijf de nummers 1, 2 en 3 onder elkaar en noteer erachter of de betreffende stof wel of geen fosfor bevat.

Voor nakijken en persoonlijke tips van de AI-docent: Maak een foto van jouw antwoord of type het in.

Uitleg bij vraag 19

Kom je er niet uit? Begin met een hint. Klaar? Bekijk stap voor stap hoe je alle punten haalt.

Vraag 20

[M] Molecuul- en celniveau [M4] Moleculaire en cellulaire interactie [Nectar] H5: Erfelijkheid [Biologie voor Jou] H10: DNA

Amerikaanse onderzoekers zijn erin geslaagd het bacteriële ptxD-gen in te bouwen in een chromosoom van katoenplanten (Gossypium sp.). Dit gen codeert voor een enzym dat de oxidatie van fosfiet tot fosfaat katalyseert. Transgene planten, waarin de expressie van het ptxD-gen was vastgesteld, werden onderling gekruist. De zaden uit deze kruisingen werden na kieming opgekweekt. Een gedeelte kreeg hierbij fosfaat als fosforbron, een ander gedeelte kreeg fosfiet. Als controle werden wildtype katoenplanten op dezelfde manier gekweekt. Uit de resultaten (afbeelding 2) werd duidelijk dat door het inbrengen van het ptxD-gen de planten fosfiet als fosforbron konden gebruiken.

In de F1 van de transgene planten met fosfiet als fosforbron, komt een groep slechte groeiers voor.

Leg uit hoe het komt dat er in de F1 een groep slechte groeiers is.

Voor nakijken en persoonlijke tips van de AI-docent: Maak een foto van jouw antwoord of type het in.

Uitleg bij vraag 20

Kom je er niet uit? Begin met een hint. Klaar? Bekijk stap voor stap hoe je alle punten haalt.

Vraag 21

[P] Populatie- en ecosysteemniveau [P2] Zelforganisatie van ecosystemen [Biologie voor Jou] H5: Ecologie [Nectar] H6: Soorten en populaties

In een vervolgexperiment werden zaden van transgene katoenplanten ingezaaid, samen met zaden van het grasachtige onkruid Brachypodium distachyon. De planten werden opgekweekt in een proefopstelling met een bodem zonder fosforbron, in een proefopstelling met een bodem met fosfaat, en in twee proefopstellingen met bodems met verschillende hoeveelheden fosfiet. In afbeelding 3 zijn de planten te zien na zes weken (gezien vanaf schuin-boven en vanaf de zijkant). In afbeelding 4 is het totale drooggewicht na zes weken van de bovengrondse delen van drie representatieve planten uit elke proefopstelling weergegeven.

Een milligram fosfiet bevat meer fosfor dan een milligram fosfaat, maar dit is niet voldoende om het verschil in groei van de transgene katoenplanten op de proefopstellingen met fosfaat (80 mg/kg) en fosfiet (80 mg/kg) te verklaren.

Geef de oorzaak van het verschil in nettoproductie van B. distachyon in deze twee proefopstellingen.
Geef de voornaamste oorzaak van het verschil in nettoproductie van de transgene katoenplanten in deze twee proefopstellingen.

Figuur 2 bij vraag 21 van opgave Fosfietbemesting in strijd tegen onkruid (Biologie VWO 2022)

Voor nakijken en persoonlijke tips van de AI-docent: Maak een foto van jouw antwoord of type het in.

Uitleg bij vraag 21

Kom je er niet uit? Begin met een hint. Klaar? Bekijk stap voor stap hoe je alle punten haalt.

Zo pak je het aan

Lees afbeelding 4 af:

bodem	B. distachyon	katoenplanten
fosfaat, 80 mg/kg	ongeveer 0,9 g	ongeveer 3,2 g
fosfiet, 80 mg/kg	ongeveer 0,1 g	ongeveer 4,0 g

B. distachyon produceert op fosfiet veel minder. Het onkruid kan fosfiet niet gebruiken, alleen fosfaat.
De transgene katoenplant produceert op fosfiet meer. De transgene plant kan fosfiet wel gebruiken en heeft daar geen last van het onkruid: er is geen concurrentie om licht, water en mineralen. Bij fosfaat groeit het onkruid goed en concurreert het met de katoen. Het extra fosfor in fosfiet is volgens de tekst niet genoeg om het verschil te verklaren.

Vraag 22

[P] Populatie- en ecosysteemniveau [P3] Interactie in ecosystemen [Nectar] H9: Systeem Aarde en de mens [Biologie voor Jou] H6: Mens en Milieu

Om fosfiet in de akkerbouw toe te passen als effectieve onkruidbestrijdingsmethode zal de bemesting moeten worden aangepast. Na de oogst moet met fosfiet bemest worden en moet de stikstofvoorraad worden aangevuld.

Twee manieren om de stikstofvoorraad aan te vullen zijn:

drijfmest (urine en uitwerpselen van vee) uitrijden
groenbemesting toepassen door er vlinderbloemigen te laten groeien die in symbiose leven met knolletjesbacteriën, en die vervolgens onder te ploegen

Beredeneer dat:

drijfmest niet geschikt is als aanvulling op fosfietbemesting in de strijd tegen onkruid.
groenbemesting niet toepasbaar is.

Voor nakijken en persoonlijke tips van de AI-docent: Maak een foto van jouw antwoord of type het in.

Uitleg bij vraag 22

Kom je er niet uit? Begin met een hint. Klaar? Bekijk stap voor stap hoe je alle punten haalt.

Vraag 23

[P] Populatie- en ecosysteemniveau [P3] Interactie in ecosystemen [Nectar] H9: Systeem Aarde en de mens [Biologie voor Jou] H6: Mens en Milieu

Als gevolg van kunstmestgebruik in de landbouw komt veel fosfaat in het oppervlaktewater, wat leidt tot algenbloei.

Beargumenteer of algenbloei zal optreden bij gebruik van fosfiet in plaats van fosfaat.

Voor nakijken en persoonlijke tips van de AI-docent: Maak een foto van jouw antwoord of type het in.

Uitleg bij vraag 23

Kom je er niet uit? Begin met een hint. Klaar? Bekijk stap voor stap hoe je alle punten haalt.

Uitleg en antwoorden

Vraag 14

1 punt

maximumscore 1

voorbeelden van een juiste eigenschap met gevolg:

Ze produceren een grote hoeveelheid zaden; hierdoor hebben ze een grote kans om op (nog niet begroeide) akkers te belanden.
Pioniersoorten groeien snel, zodat ze boven het gewas uitgroeien.
Pionierplanten ontwikkelen zich snel; hierdoor kunnen ze zich verspreiden vóór de oogst van het gewas.
Ze hebben brede tolerantiegrenzen; zo kunnen ze overleven bij sterk wisselende abiotische factoren (op onbegroeide akkers).
Pioniersoorten produceren zaden die lang kiemkrachtig zijn; daardoor zijn zaden die zijn ondergeploegd nog kiemkrachtig als ze na lange tijd bovengeploegd worden.
Pionierplanten kunnen grote temperatuurschommelingen weerstaan; daardoor kunnen ze overleven bij grote temperatuurverschillen (op onbegroeide akkers).

Opmerking Aan een antwoord als “Pioniersoorten vestigen zich als eerste op de kale bodem, dus door het ploegen ontstaat veel geschikt leefgebied”, het scorepunt toekennen.

Uitleg bij vraag 14

Vraag 15

2 punten

maximumscore 2 1 onjuist 2 juist 3 juist

indien drie nummers correct 2 indien twee nummers correct 1 indien minder dan twee nummers correct 0

Uitleg bij vraag 15

Vraag 16

1 punt

maximumscore 1 Uit het antwoord moet blijken dat (aromatische) aminozuren nodig zijn als bouwstenen voor eiwitten die de stofwisseling mogelijk maken / voor enzymen.

Uitleg bij vraag 16

Vraag 17

1 punt

maximumscore 1 Uit het antwoord moet blijken dat (op basis van deze informatie) glyfosaat geen persistent bestrijdingsmiddel is omdat het (snel) wordt afgebroken / omdat het niet lang aanwezig blijft in het milieu / omdat de halveringstijd kort is.

Opmerking Als de kandidaat alleen de halveringstijd herhaalt, het scorepunt niet toekennen.

Uitleg bij vraag 17

Vraag 18

1 punt

maximumscore 1 Uit het antwoord moet blijken dat deze resistenties (tegen hetzelfde bestrijdingsmiddel) onafhankelijk van elkaar ontwikkeld zijn / dat deze soorten geen gemeenschappelijke voorouder hebben met deze resistentie.

Uitleg bij vraag 18

Vraag 19

2 punten

maximumscore 2 1 geen 2 wel 3 wel

indien drie nummers correct 2 indien twee nummers correct 1 indien minder dan twee nummers correct 0

Uitleg bij vraag 19

Vraag 20

2 punten

maximumscore 2 Uit het antwoord moet blijken dat

de transgene (ouder)planten het ptxD-gen maar op één chromosoom hebben / heterozygoot zijn 1
slechte groeiers chromosomen zonder ptxD hebben geërfd / het transgen niet hebben / wildtype zijn / homozygoot recessief zijn 1

Uitleg bij vraag 20

Vraag 21

2 punten

maximumscore 2 Uit het antwoord moet blijken dat

(productie van B. distachion op fosfiet lager is / op fosfaat hoger is doordat) B. distachion alleen fosfaat / geen fosfiet (als P-bron) kan gebruiken 1
(productie van transgene katoenplanten op fosfiet hoger is doordat) de transgene katoenplanten met fosfiet (als fosforbron) geen last hebben van concurrentie / met fosfaat (als fosforbron) moeten concurreren (om water/licht/mineralen) 1

Uitleg bij vraag 21

Vraag 22

2 punten

maximumscore 2 Uit het antwoord moet blijken dat

er bij gebruik van drijfmest fosfaat wordt toegevoegd (waardoor onkruid nog steeds kan groeien) 1
groenbemesters niet (goed) kunnen groeien met fosfiet als fosforbron / er (voor groei van groenbemesters) onvoldoende fosfaat aanwezig is 1

Uitleg bij vraag 22

Vraag 23

1 punt

maximumscore 1 voorbeelden van een juist antwoord:

Fosfiet zal waarschijnlijk niet kunnen worden gebruikt door algen en daardoor zal geen algenbloei ontstaan.
Er zijn bacteriën die fosfiet tot fosfaat kunnen omzetten. Als die bacteriën in het oppervlaktewater voorkomen, kan er toch algenbloei plaatsvinden.

Opmerking Een juist antwoord geeft aan of algenbloei wel of niet zal optreden, met een daarbij passende verklaring.

Uitleg bij vraag 23

Volgende opgave: Domesticatiesyndroom →