Wetenschap - 7 juli 2011

Aardappelgenoom is bijna af

Het aflezen van het aardappelgenoom was eigenlijk onbegonnen werk, omdat de aardappel van elk chro-mosoom vier versies bezit. Genetici maakten daarom een pieper met één chromosoomvariant. Zondag verschijnt de dna-volgorde in Nature.

'Het gangbare idee was: dat zal nooit lukken', zegt Christian Bachem, geneticus bij Wageningen UR Plantenveredeling en projectleider van het Potato Genome Sequencing Consortium. Wageningen UR coördineert de internationale zoektocht naar de dna-volgorde van de aardappel. Instituten uit veertien landen deden eraan mee.
De opmerking van Bachem slaat op het zeer complexe genoom van de pieper. Het is een tetraploïd gewas: in de celkern van de aardappel zijn van elk van de twaalf chromosomen vier exemplaren aanwezig. Elk gen komt dus ten minste vier keer voor in het genoom. Het is heel erg lastig om de positie van die genen te bepalen, als je bedenkt dat de aardappel niet minder dan 36.000 genen telt. 'Je hebt steeds vier verschillende sequentiemogelijkheden voor één plek op het genoom.' Met de gangbare technieken hadden de onderzoekers na drie jaar twintig procent van de genoomsequentie in kaart gebracht.
Kleurtjes
Een lang voortslepend proces van knippen en plakken met stukjes aardappelgenoom lag in het verschiet, maar in 2008 kwam een nieuwe generatie van technieken op de markt. Hiermee konden ze veel meer kleine stukjes DNA sequencen. Door aan iedere base een eigen kleurtje te hangen, konden ze de fragmenten door de computer aan elkaar laten plakken. Dat gaat een factor 200 sneller. Bovendien konden ze in één klap de aardappelsequenties van het gehele genoom verzamelen en van daaruit de twaalf chromosomen 'assembleren'.
De nieuwe aanpak had één nadeel: hij weet zich geen raad met tetraploïde genomen, waarbij dus vier varianten van een chromosoom voorkomen. Daarom stapten de onderzoekers over op de wilde soort Solanum phureja. Amerikaanse genetici maakten een bijzondere variant van deze aardappel, die van elk chromosoom niet vier maar slechts twee en dan ook nog dezelfde varianten bezit. Deze aardappel komt niet voor in de natuur, maar is ideaal voor genoomanalyse.
Een Solexa-machine in het Beijing Genomics Institute deed het hele genoom in minder dan een jaar. Dat wil zeggen: 85 procent van het genoom is nu bekend. Onderzoekers kunnen het genoom van aardappels in het veld nu vergelijken met het genoom van de onderzochte aardappel en daarmee gemakkelijker genetische merkers vinden van nuttige eigenschappen. Juist de wilde aardappelen uit de Andes bezitten een grote genetische diversiteit, waar je bijvoorbeeld resistentiegenen tegen ziekten en plagen in kunt vinden. Die genen wil je vinden om in te kruisen.
Eenvoudig is dat nog steeds niet, omdat de aardappel vier chromosomen heeft die bij kruisingen tot verschillende uitkomsten kunnen leiden. Daarbij is het maar de vraag of de gunstige eigenschap overerft. Daarom is aardappelveredeling een langdurige activiteit en werken veredelingsbedrijven vooral met vegetatieve vermeerdering (kloneren) van uitmuntende tetraploïde aardappels. 'Daarmee fixeren ze de genetische informatie', zegt Bachem. Door de kennis van het aardappelgenoom is het resultaat van veredeling straks veel gerichter en voorspelbaarder.

Re:ageer