Gered door wilde genen
In de oneindige strijd tussen gewassen en hun plagen blijven wetenschappers bezig met het vinden van nieuwe manieren van resistentie. Vaak zijn deze nieuwe manieren afkomstig van wilde verwanten. Maar het identificeren van de verantwoordelijke genen is niet gemakkelijk. Een nieuwe studie door Israëlische onderzoekers illustreert dat het analyseren van de genomen van de bijdragende wilde verwanten kan helpen.
De onderzoekers waren vooral geïnteresseerd in het mechanisme achter de resistentie van zonnebloem resistentie tegen bremraap. Tot nu toe zijn in studies wel verschillende resistente variëteiten ontdekt, maar die resulteerde in de identificatie van maar een verantwoordelijk gen, ook al waren er indicaties dat er meerdere genen erachter zaten.
Resistentie omzeilen
Omdat bremraap steeds opzoek is om nieuwe manieren te vinden om de resistentie van zonnebloemen te omzeilen, was het eerste wat de onderzoekers deden zoeken naar nieuwe resistente variëteiten. Daarvoor gebruikte de onderzoekers een populatie van 287 gecultiveerde zonnebloem variëteiten.
Na het vinden van resistente lijnen identificeerde de onderzoekers de verantwoordelijke genomische regio’s. Hiervoor gebruikte ze meerdere technieken wat resulteerde in de identificatie van 782 genomische regio’s. Deze lokaliseerde de onderzoekers eerst op een referentie genoom. Maar daar stopte de onderzoekers niet. Ze lokaliseerde deze regio’s ook op nog eens drie andere referentie genomen. Hierdoor vonden ze dat van de 782 genomische regio’s die hoogstwaarschijnlijk betrokken zijn bij het verstrekken van resistentie tegen bremraap, maar 30 op alle vier de zonnebloem referentie genomen die de onderzoekers raadpleegde.
In wilde verwanten gevonden
Daarnaast, zochten de onderzoekers deze resistentie regio’s ook in de genomen van zes zonnebloem wilde verwanten. In totaal lukte het om 19 van de resistentie regio’s in drie van de genomen van de wilde verwanten te vinden. Dit laat zien dat de commerciële zonnebloem lijnen op z’n minst 19 resistentie gerelateerde eigenschappen van hun wilde verwanten kregen. Omdat maar in zes wilde verwanten genomen werd gezocht, is het mogelijk dat meer resistentie eigenschappen van de wilde verwanten komen.
Het lokaliseren van deze 782 genomische regio’s met behulp van meerdere zonnebloem genomen gaf de onderzoekers de mogelijkheid om de verantwoordelijke genen te identificeren. Het scannen van het genoom rondom elk van deze 782 regio’s resulteerde in 474 kandidaat resistentie genen.
Gecombineerd laten de resultaten zien waarom pangenomen, een collectie van genomen van veel individuelen of variëteiten van een soort, een waardevolle bron zijn voor het vinden van nieuwe eigenschappen. Vooral om dat nieuwe eigenschappen die van buitenaf komen vaak meer zijn dan een simpele mutatie. Met als gevolg dat ze niet voorkomen in de meest gebruikte referentie genoom van een soort, zoals in deze studie is aangetoond. Een pangenoom, in tegenstelling, omvat de complete breedte van een soort, wat de lokalisatie van eigenschappen op het genoom en de daaropvolgende gen identificatie mogelijk maakt.
Literatuur
Dana Sisou, Hammam Ziadna, Mika Eizenberg-Weiss, Hanan Eizenberg, Sariel Hübner, Wild genes to the rescue: High-throughput genomics reveals the wild source of broomrape resistance in sunflower, Journal of Experimental Botany, 2026;, erag141, https://doi.org/10.1093/jxb/erag141
Plant en Zo 