Wetenschap - 4 maart 2019

Spontane embryo-ontwikkeling handig voor plantenveredelaars

tekst:
Albert Sikkema

Plantenveredelaars kruisen graag zoveel mogelijk gunstige eigenschappen in een voedselgewas. Daarbij moeten ze soms planten kruisen met een complex genoom. In deze gevallen kan spontane embryo-ontwikkeling goed van pas komen, concludeert bioloog Kitty Vijverberg van Biosystematiek.

© Shutterstock

Een beperkt aantal plantensoorten, waaronder sommige grassen en paardenbloemen, kunnen spontaan een embryo vanuit de eicel ontwikkelen. Daardoor kunnen deze planten zich voortplanten zonder bevruchting met een zaadcel. Deze vorm van voortplanting komt echter vrijwel niet voor in de natuur, zegt bioloog Kitty Vijverberg, omdat de eicel maar de helft van de chromosomen heeft. Planten die daaruit voortkomen, hebben dus ook maar de helft van de chromosomen en zijn op langere termijn niet levensvatbaar.

Identiek
Daarom hebben deze paardenbloemen en grassen nog een andere eigenschap. Normaliter worden de chromosomen van planten tijdens de voortplanting gehalveerd tot een enkele set om zo de eicel en zaadcel te vormen. Bij bevruchting komen er weer twee sets samen om zo de normale hoeveelheid van twee chromosoomsets te krijgen. Maar bij deze planten worden de chromosomen bij de moeder niet gereduceerd. Daardoor behoudt de nakomeling alle chromosomen van de moeder en ontstaat er een plant die identiek is aan de moederplant.

Aardappel
Zowel de spontane embryo-ontwikkeling als het niet-reduceren van chromosomen is interessant voor plantenveredelaars, zegt Vijverberg. Parthenogenese, zoals embryo-ontwikkeling vanuit een onbevruchte eicel heet, is bijvoorbeeld interessant bij de veredeling van planten die veel chromosomensets hebben, zoals onze consumptieaardappel. Deze plant heeft doorgaans vier sets van 12 chromosomen (tetraploïde), terwijl de wilde aardappelsoorten meestal twee sets van 12 chromosomen (diploïde) hebben. Als je die soorten kruist om bijvoorbeeld ziekteresistentie uit wilde rassen in te kruisen, ontstaat een triploïde aardappel met drie sets chromosomen. Die zijn doorgaans steriel en daarmee ongeschikt in het veredelingsproces.

Gereedschap
Wanneer je eerst de chromosomen reduceert en daarna vanuit de eicel spontane embryo-ontwikkeling op gang weet te brengen, zou je een diploïde consumptieaardappel kunnen maken, schetst Vijverberg. Als je die kruist met een diploïde wilde aardappel, krijg je wel nakomelingen waarmee je verder kunt veredelen. Vanuit die nakomeling kun je weer een tetraploïde consumptieaardappel maken door de eigenschap van het 'niet-reduceren' in te brengen. ‘Met dit gereedschap kun je dus de genenpools van consumptie- en wilde aardappelen makkelijker koppelen en je kunt veredelen met diploïde aardappels. Voordeel daarvan is dat je gunstige eigenschappen die je wilt inkruisen veel beter kunt volgen.’ In theorie dan, want deze aanpak wordt nog niet toegepast in praktijk.

BabyBoom
Vijverberg onderzoekt hoe de spontane embryo-ontwikkeling precies werkt. Ze doet dit onder meer door de gen-activiteit in eicellen van paardenbloemen met en zonder parthenogenese met elkaar te vergelijken. De kennis die tot dusver bekend is over parthenogenese heeft ze samengebracht in een artikel in het tijdschrift Frontiers in Plant Sciences. Onderzoekers van verschillende universiteiten zoeken naar de genen die dit proces aansturen. Haar co-auteur uit de Verenigde Staten, Peggy Ozias-Akins, vond als eerste een gen voor parthenogenese in een grassoort die van nature spontaan zaad zet. Dit gen is een BabyBoom-achtige (BBML). De Wageningse onderzoeker Kim Boutilier vond eerder het eerste gen uit deze familie in koolzaad: BABY BOOM (BBM). En recent is een derde lid van deze familie, BBM1, in rijst aangetoond. De onderzoekers zijn niet alleen op zoek naar genen die embryo-ontwikkeling teweeg kunnen brengen, maar ook naar factoren die dit controleren.

Lees ook:


Re:ageer