Het oude gezegde dat men naar het verleden moet kijken om de toekomst te kunnen begrijpen is ook van toepassing bij het veredelen van aardappelen. Onderzoek naar de voorouders van moderne Noord-Amerikaanse aardappelrassen heeft een set gemeenschappelijke genen aangetoond, evenals belangrijke genetische aspecten waardoor aardappelen zich gedurende duizenden jaren hebben kunnen aanpassen.
Robin Buell van de Michigan State University heeft potentiële genetische sleutels aangetoond die mogelijk de garantie bieden dat dit gewas ook in de toekomst zal blijven floreren. "Wereldwijd is de aardappel het derde belangrijkste gewas voor de rechtstreekse menselijke consumptie. Veredelaars hebben moeite om nieuwe rassen te ontwikkelen die beter presteren dan de rassen die een eeuw geleden op de markt kwamen," vertelt Buell. "Door gecultiveerde aardappelen en verwante wilde variëteiten te analyseren, zijn we erin geslaagd om belangrijke factoren te onthullen die mogelijk de oplossing zullen zijn voor de aanpak van de voedselzekerheid in de éénentwintigste eeuw."
Gecultiveerde aardappelen stammen af van een wilde nachtschadesoort die zijn oorsprong heeft in het Andesgebergte in Peru. Sinds de aardappel 8.000 tot 10.000 jaar geleden werd gedomesticeerd, heeft het gewas zich over de hele wereld verspreid. Toen de aardappelen van de regio Peru verplaats werden naar zuidelijkere landen in Zuid-Amerika raakten ze gewend aan de langere zomerdagen in deze gebieden. Na hun verovering van Zuid-Amerika introduceerden de Spaanse conquistadores de aardappel ook op het Europese continent, waar de groente zich al snel tot een basisgewas ontwikkelde. Toen Europese ontdekkingsreizigers Noord-Amerika verkenden, brachten zijn de aardappel ook naar de nieuwe wereld.
De studie van de Michigan State University had betrekking op wilde Zuid-Amerikaanse rassen en moderne rassen en is het grootste onderzoek naar gensequenties tot dusver. Niet alleen het DNA werd onderzocht maar ook het diverse genoom van dit gewas. De aardappelen die we vandaag de dag eten, zijn genetisch gecompliceerde tetraploïde aardappelen, die viermaal zoveel chromosomen bevatten dan normaal. Het genoom van aardappelen is complex en herbergt naar schatting 39.000 genen (een mens heeft er 20.000).
De onderzoekers identificeerden 2.622 genen uit een grote genenpoel die een belangrijke tol speelde toen het gewas werd gedomesticeerd. Het bestuderen van het genen-spectrum, vanaf het wilde stadium tot de cultivering, kan volgens Buell een belangrijke bron zijn voor het nog onbenutte aanpassingspotentieel. "Veel van deze vroegere introgressies en kruisingen geven inzicht in de aanpassing aan verschillende klimaten, het afweren van pathogenen of het verbeteren van opbrengsten. Dit zijn belangrijke factoren die we beter proberen te begrijpen om het succes van onze toekomstige veredelingspogingen te verhogen," aldus Buell. "Wilde aardappelen planten zich bijvoorbeeld voort via bessen en zaden terwijl gecultiveerde aardappelen aseksueel zijn."
De onderzoekers geven ook bewijs van de genenselectie die verantwoordelijk is voor deze verandering. Ook geven zij een beeld van de rol van wilde variëteiten bij het vinden van manieren om ziekten te bestrijden. Daarnaast oniderzochten zij de potentiële genetische bronnen die het cicadiane ritme beheersen want ook planten hebben een biologische klok. Buell legt uit dat als de aardappelen werden verplaatst zij zich aan moesten passen aan langere dagen en meer zonuren. "We beginnen nu te begrijpen wat hierbij op genetisch niveau gebeurde en hoe de wilde nachtschadesoorten zich ontwikkelden tot lange dag tertaploïde aardappelen."
Het onderzoek is gepubliceerd in laatste uitgave van Proceedings of the national Academy of Sciences.
De onderzoekers identificeerden 2.622 genen uit een grote genenpoel die een belangrijke tol speelde toen het gewas werd gedomesticeerd. Het bestuderen van het genen-spectrum, vanaf het wilde stadium tot de cultivering, kan volgens Buell een belangrijke bron zijn voor het nog onbenutte aanpassingspotentieel. "Veel van deze vroegere introgressies en kruisingen geven inzicht in de aanpassing aan verschillende klimaten, het afweren van pathogenen of het verbeteren van opbrengsten. Dit zijn belangrijke factoren die we beter proberen te begrijpen om het succes van onze toekomstige veredelingspogingen te verhogen," aldus Buell. "Wilde aardappelen planten zich bijvoorbeeld voort via bessen en zaden terwijl gecultiveerde aardappelen aseksueel zijn."
De onderzoekers geven ook bewijs van de genenselectie die verantwoordelijk is voor deze verandering. Ook geven zij een beeld van de rol van wilde variëteiten bij het vinden van manieren om ziekten te bestrijden. Daarnaast oniderzochten zij de potentiële genetische bronnen die het cicadiane ritme beheersen want ook planten hebben een biologische klok. Buell legt uit dat als de aardappelen werden verplaatst zij zich aan moesten passen aan langere dagen en meer zonuren. "We beginnen nu te begrijpen wat hierbij op genetisch niveau gebeurde en hoe de wilde nachtschadesoorten zich ontwikkelden tot lange dag tertaploïde aardappelen."
Het onderzoek is gepubliceerd in laatste uitgave van Proceedings of the national Academy of Sciences.