De veredeling van rozen is erg ingewikkeld omdat vrijwel alle rassen meer dan twee sets chromosomen hebben. Op mede-initiatief van Wageningen University & Research is een oud ras gebruikt om een referentiegenoom op te stellen. Dat helpt veredelaars op terreinen als doorbloei, bedoorning, dubbelbloemigheid, bloemkleur en ziekteresistenties. Opvallend inzicht: roos lijkt genetisch sprekend op aardbei. Inzichten in beide gewassen kunnen over en weer toegepast worden.
[wcm_nonmember]
Voor het bekijken van deze content heeft u een lidmaatschap nodig, of log in als u al een lidmaatschap heeft.
[/wcm_nonmember]
[wcm_restrict]
Roos is wereldwijd een van de belangrijkste siergewassen. Dat maakt dat er ontelbare rassen zijn ontwikkeld. Het merendeel daarvan is tetraploïd; dat betekent dat ze vier sets chromosomen hebben. Als je zulke tetraploïde rassen met elkaar kruist, is het resultaat erg moeilijk te sturen. Je wilt bijvoorbeeld meeldauwresistentie inkruisen met behoud van goede bloeibaarheid en een aantrekkelijke bloemkleur. Maar de nakomelingen vertonen een bijna oneindige variatie in eigenschappen doordat er zoveel combinaties mogelijk zijn.
Veredelaars lossen dit probleem deels op door te werken met merkers: kleine karakteristieke stukjes DNA waarvan bekend is dat ze in de buurt liggen van genen die de gewenste eigenschap bepalen. Let wel: ze weten dan niet welke genen daar liggen. De merker, die verschilt per soort, functioneert als een soort routeplanner die je ’blind’ naar de juiste plek leidt. Maar eigenlijk wil je liever een wegenkaart met alle weggetjes en hun onderlinge verband, zodat je zelf routes kunt uitzetten.
Losse puzzelstukjes
Het is niet ongewoon dat twee soorten planten dezelfde genen hebben die een bepaalde eigenschap aansturen, maar op grond van merkers kun je dat niet weten, want die zijn specifiek voor één soort. Zo is de bloemaanleg bij aardbei afhankelijk van de daglengte en de uitgroei van de bloemen vindt pas plaats na een bepaalde koudesom. Het zou heel goed kunnen dat die eigenschappen nog in roos aanwezig zijn; de gewassen zijn namelijk zeer verwant. Maar je komt daar nooit achter als je niet het genoom (het totale pakket aan genen) van beide gewassen in beeld hebt, in plaats van merkers.
Met een sequencer kun je tegenwoordig heel snel DNA in kaart brengen. Het resultaat daarvan is echter een enorm aantal losse puzzelstukjes: korte stukjes DNA waarvan het onderlinge verband alleen met puzzelen te vinden is. Bij een polyploïd gewas is die puzzel heel moeilijk op te lossen en zelfs bij een diploïd gewas (met twee sets chromosomen, eentje afkomstig van de vader en eentje van de moeder) wordt dat al behoorlijk lastig.
Eén enkele set chromosomen
Daarom heeft een internationaal samenwerkingsverband van wetenschappers een truc toegepast. Ze werken met slechts één set chromosomen waarvan ze de volledige genetische informatie in kaart hebben gebracht. Ze kozen voor Rosa chinensis ‘Old Blush’, een antiek ras dat in de achttiende eeuw vanuit China naar Europa en Amerika is gekomen. Traditionele Europese rozen bloeien maar één keer in de lente; Aziatische bloeien steeds door. Die zeer aantrekkelijke eigenschap is al in een vroegtijdig stadium in westerse rassen ingekruist en ‘Old Blush’ is daarmee een van de meest invloedrijke stamouders van moderne rozen geworden. Veel andere, tegenwoordig gewenste eigenschappen zitten van oudsher ook in dit ras; groot voordeel is bovendien: hij is diploïd. Hij heeft één set chromosomen gekregen van de vader en eentje van de moeder. Omdat dat nog steeds een ingewikkeld beeld geeft, hebben de onderzoekers een haploïde lijn gemaakt, dat wil zeggen met één enkele set chromosomen. Wageningen University & Research is een van de initiatiefnemers van dit internationale project, waaraan wetenschappers uit Frankrijk, België, Duitsland, Rusland en Japan eendrachtig hebben samengewerkt.
Meerdere genen bepalen resultaat
Het resultaat is dat het overgrote deel van de genen van deze lijn nu bekend is. Dat is zeer nuttige informatie voor veredelaars, die ook bij andere rassen kunnen checken of de betreffende genen aanwezig zijn. Het is overigens een flinke klus om te bepalen welk gen voor een bepaalde eigenschap verantwoordelijk is, want vaak berust een eigenschap op meerdere genen. Zo is bijvoorbeeld duidelijk geworden dat het aantal bloemblaadjes van een bloem wordt gedefinieerd door drie typen genen; hun onderlinge verhouding bepaalt of een bloemonderdeel uitgroeit tot kroonblad of meeldraad. Nadat deze genen bekend waren, en in één van hen een mutatie werd gevonden, hebben de Duitse onderzoekspartners bij 96 tuinrozenrassen gecontroleerd of ze daarmee het aantal bloemblaadjes konden verklaren. Dit bleek inderdaad het geval.
Ook genen voor de mate van bedoorning, continue bloei (in plaats van eenmalig) en voorkomen van zelfbestuiving zijn goed in beeld. Verder kan de veredeling op ziekteresistentie of –tolerantie, struikopbouw en steellengte zijn voordeel doen met de gevonden resultaten.
De rozenfamilie: Rosaceae
Recent was al het genoom van de bosaardbei (Fragaria vesca) in kaart gebracht. Roos (Rosa) en aardbei (Fragaria) blijken enorm veel genen gemeen te hebben. Ze liggen bijna altijd in dezelfde volgorde op de chromosomen. Dit betekent tevens dat ze veel eigenschappen gemeen zullen hebben. Als voorbeeld: de bloei van aardbei is koudegevoelig. Bij roos is dat niet meteen zichtbaar, maar het kan heel goed zijn dat latent aanwezige behoefte aan koude ook bij roos bloeiafwijkingen kan verklaren. Van de andere kant is er bij het aardbei-onderzoek te leren van bevindingen bij roos.
Ook de verwantschap met het geslacht Prunus (kers, pruim, perzik) is sterk. Het verschil met appel (Malus) is een stuk groter. Dit zijn allemaal leden van de rozenfamilie (Rosaceae). Deze verschillen sterk in de manier van vruchtvorming (rozenbottel, aardbei, pitvrucht, steenvrucht), en dat vertroebelt het inzicht een beetje, want wat andere eigenschappen betreft, lijken ze juist sprekend op elkaar. Zo is de biosynthese van geur- en smaakstoffen vaak hetzelfde. Kennis van de genencollectie van soorten en rassen – en de variatie daarin – helpt de veredelingssector daardoor om veel sneller gewenste resultaten te boeken.
Ziekteresistenties inbouwen
Naast klassieke veredeling is het met de Crispr-Cas techniek nu onder meer mogelijk om specifieke genen rechtstreeks in een bestaand ras uit te schakelen. Deze techniek maakt sinds zijn ontwikkeling zes jaar geleden een enorme opgang. Het uitschakelen van bepaalde genen kan leiden tot onder meer ziekteresistenties. In plaats van inkruisen van zo’n mutatie uit een wilde roos, zou je de mutatie ook rechtstreeks kunnen namaken in een cultuurroos. In juli heeft het Europese Hof van Justitie bepaald dat Crispr-Cas onder de regelgeving voor genetische modificatie valt. Die is in de EU relatief streng ten opzichte van bijvoorbeeld de VS. Ook in Europa vorderen de inzichten in de genetische samenstelling van cultuurgewassen de afgelopen jaren snel. Vanwege de beperkte directe inzetbaarheid, zullen veredelingsbedrijven buiten de EU echter in veel sterkere mate van die kennisvermeerdering profiteren.
Samenvatting
Onderzoekers uit zes landen, onder andere van de WUR, hebben de genetische geheimen van een oud rozenras ontrafeld. Dat bevat veel tegenwoordig gewenste eigenschappen, zoals doorbloei, dubbelbloemigheid, geringe bedoorning. Het overgrote deel van de genen is nu in beeld; nuttige informatie bij veredeling op kwaliteit, struikopbouw, steellengte en ziekteresistentie. Roos blijkt enorm veel op aardbei te lijken.
Tekst: René Smulders, Ep Heuvelink (Wageningen University & Research) en Tijs Kierkels. Foto’s: Agnès Grapin (IRHS) en Wilma Slegers.
[/wcm_restrict]