Onderzoekers brengen genetische variatie van kool in kaart
Onderzoekers van Wageningen University & Research en de Chinese Academy of Agricultural Sciences Beijing hebben de enorme genetische variatie van bloemkool en spitskool in kaart gebracht. Doel hiervan is om meer kennis te vergaren, zodat het mogelijk wordt om gerichter te veredelen op bijvoorbeeld weerbaarheid tegen ziekten of een betere voedingswaarde.
'Een bloemkool en een spitskool verschillen genetisch meer van elkaar dan een mens en een chimpansee. Toch behoren ze tot dezelfde soort', zegt veredelingsonderzoeker Guusje Bonnema van Wageningen University & Research. 'De variatie gaat verder dan alleen uiterlijke vorm. Ook inhoudsstoffen als vitaminen en antioxidanten of de weerbaarheid tegen droogte, koude en ziekten verschillen nogal.'
Omdat nog altijd onduidelijk is hoe die variatie in het genoom gerelateerd is aan de diversiteit in groenten, hebben onderzoekers de DNA-volgorde van 23 verschillende koolgewassen bepaald en met al bestaande data geanalyseerd. 'Zo hebben we een pan-genoom ontwikkeld. Dat is het overzicht van alle verschillende genen binnen de koolgewassen', legt Bonnema uit.
Vervolgens keken de onderzoekers welke genen in elk koolgewas voorkomen, welke in het grootste deel van de gewassen voorkomen en welke uniek zijn voor een bepaald gewas. 'Het blijkt dat slechts een derde van de genen aanwezig is in alle koolgewassen. De helft van alle genen komt maar in een deel van de gewassen voor en is afwezig in de rest', licht de onderzoeker toe.
Springende genen
Opmerkelijk is dat meer dan de helft van het genoom bestaat uit transposons. 'Dat zijn kleine stukjes DNA die rondspringen in het genoom. Ze kunnen dus op allerlei plekken voorkomen. We noemen dit ook wel springende genen. Bij mensen hebben deze genen een slechte naam, omdat ze de oorzaak zijn van ziekten als hemofilie. Bij planten ligt dat anders. Daar zijn ze een belangrijke bron van natuurlijke variatie', legt Bonnema uit.
De onderzoekers hebben ontdekt dat die transposons vaak de activiteit van bijgelegen genen regelen. De activiteit wordt vergroot of verkleind. 'We weten nu dat je niet alleen de genen in beeld moet hebben, maar zeker ook de bediening daarvan: de transposons. Ze zijn de aan-uitknoppen en dimmers van de genen waarbij ze in de buurt liggen', licht de onderzoeker toe.
Gevoelig voor temperatuur
Met het pan-genoom kunnen de onderzoekers de transposons en andere structuurvariaties categoriseren. 'Bijvoorbeeld bloemkool is gevoelig voor temperatuur. Als je begrijpt hoe het proces gaat, dan kun je gemakkelijker sturen en tot rassen komen die minder temperatuurgevoelig zijn', stelt Bonnema.
'Dit is werkelijk een doorbraak in de inzichten. We hadden het oog altijd gericht op de variaties binnen de genen. Nu weten we dat het veel subtieler gaat. Het reguleren van de activiteit van de genen heeft enorm veel invloed', zegt de onderzoeker.
