Wetenschap - 5 juni 2013

Herbariumplant geeft geheimen prijs

Voor het eerst is het complete genetisch materiaal van een gedroogde plant opgehelderd. Onderzoekers kunnen in herbaria dus gaan jagen op onbekende nuttige genen.

herbarium.jpg
Een groep Wageningse en Leidse onderzoekers publiceert hierover binnenkort in het tijdschrift PLOS ONE.
In het experiment werd het genoom ontrafeld van een 44 jaar oude zandraket uit het Wageningse herbarium. Martijn Staats, destijds postdoc bij Biosystematiek, gebruikte hiervoor restmateriaal uit het herbarium. Met de aanpak voor levende planten wist hij ook hier zo'n 94 procent van alle genetische letters af te lezen en 98 procent van de gecodeerde informatie. Voor het eerst is hiermee bewezen dat je het erfelijk materiaal van een herbariumplant geheel kunt aflezen. Bovendien wordt hiermee de schat aan informatie in herbaria en museums wereldwijd toegankelijk.
We moeten dan ook stoppen herbaria te zien als stoffige verzamelingen, zegt Freek Bakker, universitair hoofddocent Biosystematiek. Het zijn schatkamers van informatie. Binnenkort zullen veredelaars hier in de voorouders van landbouwgewassen interessante genen vinden. Bovendien werken de herbaria als tijdmachine. Een Deense studie bekeek bijvoorbeeld of vispopulaties over de laatste eeuwen waren gegroeid of gekrompen. Dat kon door de genetische variatie in museumvis te vergelijken met hedendaagse nakomelingen. Ook Staats ziet veel toekomst voor zulke experimenten: ‘Let maar op, dit gaat een grote vlucht nemen.'
Toch wil Bakker niet de indruk wekken dat je nu zomaar elke plant kunt sequensen: ‘Ik wil niet vloeken in de kerk hier,' zegt hij, terwijl hij zijn blik rond laat gaan door gebouw Radix waar zandraket dé modelplant is, ‘maar de zandraket heeft een atypisch, klein genoom. Ik denk ook niet dat het ons gelukt zou zijn voor een gewone plant.'
Het is zo lastig om herbariumplanten te sequensen omdat hun erfelijk materiaal flink te lijden heeft gehad onder het conserveringsproces. Plantenverzamelaars drogen hun buit op 60 graden Celsius in oventjes en bewaren het soms eerst in conserveermiddel. Hierdoor is 80 procent van het DNA ‘onbereikbaar'. Het moet nog in de planten zitten, vertelt Bakker, maar het sequensapparaat pikt het niet op. Hij vermoedt dat de DNA-strengen onderling reageren tot een onontwarbaar kluwen of in vettige membranen belanden.
Staats experiment heeft wel allerlei andere zorgen weggenomen. Zo blijkt het conserveringsproces nauwelijks te zorgen voor veranderingen in de code. De afgelezen informatie is dus betrouwbaar. En ook het uit elkaar vallen van het DNA in kleine stukjes is geen probleem meer. In tegenstelling tot zijn voorganger werken nieuwe sequensapparaten juist het liefst met kleine stukjes DNA.
Schatgraven in het herbarium
Eind dit jaar gaan de planten uithet Wageningse herbarium definitief naar Leiden. Daar voegen ze zich bij de 4,2 miljoen zaadplanten, 260 duizend varens en bijna 500 duizend mossen. Deze planten dragen interessante genetische informatie mee. Twee voorbeelden hoe wetenschappers deze kunnen gebruiken.

Natuurlijke kunstmest
In tegenstelling tot hun verwanten maken bomen van het tropische geslacht Parasponia hun eigen ‘kunstmest'. In hun wortelknolletjes leven namelijk bacteriën die stikstof vastleggen uit de lucht. Ton Bisseling en Rene Geurts van Moleculaire biologie willen Parasponia vergelijken met zustergeslachten om te ontdekken hoe en wanneer deze aanpassing is ontstaan. ‘Herbarium materiaal is hiervoor perfect,' mailt Bisseling. Wereldwijd zijn er planten verzameld door experts, zodat alle variatie in deze geslachten is te bestuderen. ‘Het is nagenoeg onmogelijk om dit zonder herbaria te doen.'

Wilde tomaten
Wageningen UR leidt een consortium om het genoom van meer dan 150 bijzondere tomaten op te helderen, waarvan sommige uit herbaria. Tot dusver helderden ze al een plant op uit 1830, mailt Barbara Gravendeel van Naturalis Biodiversity Center. Zodra er aanvullende financiering is, reizen ze verder terug in de tijd. Gravendeel: ‘We kunnen terug tot 1542-1544, want een van de eerste tomaten die naar Europa kwam, is bewaard gebleven in het En Tibi Herbarium dat zich in Leiden bevindt.' De onderzoekers hopen genen te vinden die coderen voor gunstige eigenschappen als ziekteresistentie en betere geur en smaak.

Re:ageer