Genetische variatie in koolgewassen in kaart gebracht

‘Een bloemkool en een spitskool verschillen genetisch meer van elkaar dan een mens en een chimpansee. Toch behoren ze tot dezelfde soort. En de variatie gaat verder dan alleen uiterlijke vorm, ook inhoudsstoffen als vitaminen en antioxidanten of de weerbaarheid tegen droogte, koude en ziekten verschillen nogal’, zegt Guusje Bonnema, veredelingsonderzoeker bij Wageningen University & Research (WUR).

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 zogeheten pan-genoom ontwikkeld. Dat is het overzicht van alle verschillende genen binnen de koolgewassen’, legt Bonnema uit.

Vervolgens is door de onderzoekers gekeken welke genen in elk koolgewas voorkomen, welke voorkomen in het grootste deel van de gewassen 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.’

Springende genen

Een opmerkelijk detail 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’, licht Bonnema toe. ‘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.’

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/uit-knoppen en dimmers van de genen waarbij ze in de buurt liggen’, legt Bonnema uit.

Doorbraak

Met het pan-genoom kunnen de onderzoekers de transposons en andere structuurvariaties categoriseren. ‘Bloemkool is bijvoorbeeld erg gevoelig voor temperatuur. Als je begrijpt hoe het proces gaat, dan kun je gemakkelijker sturen en tot rassen komen die minder temperatuurgevoelig zijn’, stelt de WUR-onderzoeker.

‘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.’