Meer dan 20 jaar nadat het menselijke genoom voor het eerst werd vrijgegeven, hebben wetenschappers van de Ludwig-Maximilians-Universität München en het Max Planck Institute for Plant Breeding Research in Keulen voor het uiterst complexe genoom van de aardappel gedecodeerd. Deze technisch veeleisende studie legt de biotechnologische basis om het telen van robuustere aardappelrassen te versnellen; een doel dat al vele jaren in de plantenveredeling wordt nagestreefd en een belangrijke stap is voor de wereldwijde voedselzekerheid.
Onderzoekers in de groep van geneticus Korbinian Schneeberger zijn erin geslaagd de eerste volledige samenstelling van een aardappelgenoom te genereren. Dit effent het pad voor het veredelen van nieuwe, robuuste rassen.
Vooral de geringe diversiteit maakt aardappelplanten vatbaar voor ziekten. Dit kan dramatische gevolgen hebben, zoals tijdens de Ierse hongersnood van de jaren 1840, toen gedurende verscheidene jaren bijna de hele aardappeloogst in de grond rotte. Tijdens de Groene Revolutie in de jaren vijftig en zestig zijn wetenschappers en plantentelers erin geslaagd de opbrengst van veel van onze belangrijkste basisgewassen, zoals rijst en tarwe, aanzienlijk te verhogen. De aardappel heeft echter geen vergelijkbare toename gekend en pogingen om nieuwe rassen met een hogere opbrengst te telen zijn tot op de dag van vandaag grotendeels vruchteloos gebleven.
In de huidige studie werden genomen van individuele stuifmeelkorrels geanalyseerd om de eerste volledige kaart van een aardappelgenoom te produceren / Foto: Ulrich Pollmann
De reden hiervoor is eenvoudig maar moeilijk aan te pakken; in plaats van van elk chromosoom één kopie te erven van zowel de vader als de moeder (zoals bij de mens) erven aardappelen twee kopieën van elk chromosoom van elke ouder, waardoor ze een soort worden met vier kopieën van elk chromosoom (tetraploïd). Vier kopieën van elk chromosoom betekent ook vier kopieën van elk gen en dit maakt het zeer uitdagend en tijdrovend om nieuwe rassen te genereren met een gewenste combinatie van individuele eigenschappen; bovendien maken de meervoudige kopieën van elk chromosoom ook de reconstructie van het aardappelgenoom tot een veel grotere technische uitdaging dan het geval was voor het menselijk genoom.
De onderzoekers hebben deze aloude hindernis overwonnen met behulp van een eenvoudige maar elegante truc. In plaats van te proberen de vier, vaak sterk op elkaar lijkende chromosoomkopieën van elkaar te onderscheiden, heeft Korbinian Schneeberger samen met zijn collega Hequan Sun en andere medewerkers dit probleem omzeild door het DNA van grote aantallen individuele stuifmeelcellen te sequencen. In tegenstelling tot alle andere cellen bevat elke stuifmeelcel slechts twee willekeurige kopieën van elk chromosoom; dit vergemakkelijkte de reconstructie van de sequentie van het volledige genoom.
Een overzicht van de volledige DNA-sequentie van geteelde aardappelen kan de veredeling aanzienlijk vergemakkelijken en is al vele jaren een ambitie van zowel wetenschappers als plantenkwekers. Met deze informatie in de hand kunnen wetenschappers nu gemakkelijker genvarianten identificeren die verantwoordelijk zijn voor gewenste of ongewenste genen.
Voor meer informatie:
mpg.de