Plantevolutie van gloxinia begrijpen

Meer dan 150 jaar geleden zorgde Charles Darwin's fascinatie voor genetica en domesticatie ervoor dat zich een nieuwe wetenschappelijke wereld ontvouwde, toen wetenschappers zich gingen afvragen hoe verschillende soorten zich hadden ontwikkeld tot hoe ze nu waren.

In een onderzoek, gepubliceerd in Plants People Planet, ontdekte een team van onderzoekers van Virginia Tech dat de bloem gloxinia, Sinningia speciosa, in 200 jaar van cultivering enorme niveaus van fenotypische of fysieke variatie hadden bereikt, maar toch allemaal afstamden van een enkele soort.

Variaties van de bloem gloxinia, sinningia speciosa. Foto: David Zaitlin.

“Het bijzondere hierbij is dat we in de vroege fases van domesticatie een toegenomen fenotypische variatie tegenkomen, maar een afname in genetische variatie. Dit is dus een paradox. We maken de paradox nog groter, omdat we hebben aangetoond dat alle fenotypische variatie afstamt van een enkele soort,” zegt Tomas Hasing, hoofdauteur en promovendus aan de School of Plant and Environmental Sciences aan het College of Agriculture and Life Sciences.

Gloxinia is een soort die oorspronkelijk door Darwin zelf werd gedocumenteerd en in Engeland werd geïntroduceerd in de 18e eeuw. Sinds die tijd hebben plantentelers honderden variëteiten gecultiveerd door bewust te selecteren op bepaalde kenmerken. Binnen 200 jaar, slechts een oogwenk vanuit evolutionair oogpunt, heeft de gloxinia dezelfde niveaus van fenotypische variatie bereikt als leeuwenbekjes, Antirrhinum spp. Leeuwenbekjes worden echter al 2000 jaar geteeld.

“De gloxinia toont een duidelijk domesticatiesyndroom en een rijke fenotypische diversiteit. We wisten al dat het een klein en simpel genoom bevat, maar de complexiteit van het origineel was een mysterie dat we moesten oplossen voordat we het als model konden gaan gebruiken,” zegt Aureliano Bombarely, voormalig assistent-professor aan de School of Plant and Environmental Sciences. In 2014 stelde hij het gebruik van deze soort als model voor om de evolutie van het genoom te bestuderen tijdens de domesticatie.

De fysieke kenmerken van gloxinia, zoals grootte, hoeveelheid bloemblaadjes en kleuren, kunnen door telers worden geselecteerd. Foto: Elijah Rinaldi.

Om de grote veranderingen in het uiterlijk van de plant in zo’n korte periode te verklaren, ging het team ervan uit dat gloxinia was gekruist met andere soorten op een bepaald moment in de geschiedenis. Ze maakten gebruik van een verminderde representatievolgorde van het genoom om de oorsprong van de plant terug te vinden. Ze kwamen erachter dat de plant uit Rio de Janeiro in Brazilië kwam, maar vonden geen bewijs van hybridisering. Dit duidt erop dat de meeste variëteiten van de gloxinia afstammen van een enkele soort net buiten de stad.

De ontdekking van deze enkele oorspronkelijke soort verklaart waarom gloxinia zo weinig genetische variatie heeft. Door planten te telen kunnen veredelaars selecties maken op basis van fysieke eigenschappen, zoals kleur, vorm, of grootte en daarmee ongewilde genetische variaties verwijderen. Wanneer er voordelige mutaties optreden, kunnen veredelaars de frequentie van de mutatie verhogen door deze op te nemen in de populatie. Uiteindelijk leidt de opeenstapeling van kleine veranderingen uit mutaties naar de hoge niveaus van fenotypische diversiteit in de plant.

“De meeste onderzoeken die worden gedaan op gedomesticeerde planten zijn gericht op voedselgewassen, maar door te bestuderen hoe sierbloemen worden gedomesticeerd kunnen we ons begrip van plantengenetica en patronen vergroten. Uiteindelijk is dit voordelig voor de landbouwsector als geheel,” zegt David Haak, assistent-professor aan de School of Plant and Environmental Sciences en lid van de Global Change Center, dat is gevestigd in het Fralin Life Sciences Institute.

De bloementeelt kwam onlangs als negende terecht in de top 20 van landbouwproducten met de grootste afzet, met een jaarlijkse omzet van $146 miljoen. Grotere kennis van plantengenetica zal bloementelers helpen bij het efficiënter telen en oogsten en en grotere opbrengst.

Met de nieuwe ontdekking van deze alternatieve evolutieroute naar plantdomesticatie kijken Bombarely, Haak en hun onderzoeksteams ernaar uit om hun werk in plantgenomica voor te zetten en te zien wat de implicaties ervan zijn voor de landbouw.

Bron: Virginia Tech (Rasha Aridi) 


Publicatiedatum:



Ook onze nieuwsbrief ontvangen? | Klik hier


Ander nieuws uit deze sector:


© BPnieuws.nl 2020

Schrijf je in voor onze dagelijkse nieuwsbrief om al het laatste nieuws direct per e-mail te ontvangen!

Inschrijven Ik ben al ingeschreven