Wageningse onderzoekers publiceren gedetailleerde genetische kaart van roos

Nieuws

Wageningse onderzoekers publiceren gedetailleerde genetische kaart van roos

Gepubliceerd op
9 maart 2017

Een team van onderzoekers van Wageningen University & Research, met onder andere veredelingsonderzoekers en genetici, is er in geslaagd om een zeer gedetailleerde genetische kaart te maken van roos.

Dat was een ingewikkelde opdracht omdat rozen tetraploïd zijn: ze hebben vier sets chromosomen, niet twee sets, zoals wij mensen. Bij roos is ook nog eens onduidelijk hoe de vier setjes chromosomen in de geslachtelijke celdeling (meiose) met elkaar paren omdat de huidige snij- en tuinrozen zijn ontstaan uit meerdere wilde soorten rozen. Juist die paring van de chromosomen is belangrijk om iets te kunnen zeggen over de manier waarop genen bij een kruising tussen twee rozen al of niet sámen mee gaan naar het nageslacht. De onderzoekers moesten daarom nieuwe software ontwikkelen voor het maken van een goede genetische kaart. Op de nieuwe genetische kaart van roos staan ruim 25.000 genetische merkers, gelijkmatig verspreid over de 4 x 7 chromosomen.

Kruisingsouders kiezen met genetische kaarten

Genetische kaarten zijn een belangrijk gereedschap voor plantenveredelaars. Met die genetische kaarten kunnen ze sneller, makkelijker en goedkoper nieuwe rassen ontwikkelen. Als je heel precies weet waar op welk chromosoom een bepaald genetisch vlaggetje zit, en eigenschappen van planten aan dergelijke vlaggetjes weet te koppelen, wordt het veel eenvoudiger om op die verschillende eigenschappen tegelijk te selecteren. De veredelaars kunnen dankzij die genetische kaarten ook bewuster kiezen voor bepaalde combinaties van kruisingsouders. Tot voor kort waren er alleen goede genetische kaarten voor diploïde gewassen of diploïde verwanten. Er zijn echter ook heel veel tetraploïde, hexaploïde (zes sets chromosomen) en zelfs octoploïde (acht sets) gewassen: aardappel, prei, roos, chrysant, alstroemeria, begonia, aardbei. De ontwikkelde methoden en software kunnen gebruikt worden voor kruisingen tussen tetraploïde kruisingsouders, dus op hetzelfde ploïdie-niveau als waarop de veredeling van de gewassen plaatsvindt.

De onderzoekers van Wageningen University & Research werken samen met twaalf veredelingsbedrijven die financieel bijdragen aan de ontwikkeling van de methoden en software en de onderzoekers input geven voor verdere verbetering ervan.

Software in gebruik bij deelnemende bedrijven

De genetische kaart van roos is een eerste succes van deze samenwerking. Intussen hebben de deelnemende bedrijven al met de in ontwikkeling zijnde software kunnen werken, gebruik makend van genetische merkers in hun eigen gewassen. Daarvoor werden onderzoekers van de bedrijven door Wageningse onderzoekers getraind in het gebruik van de software. De software zal nog verder worden verbeterd en uitgebreid, het volgende doel is een hexaploïd gewas zoals chrysant.

Dankzij de nieuwe software ontdekten de onderzoekers dat de manier waarop in roos chromosomen met elkaar paren tijdens de geslachtelijke celdeling niet eenduidig is. Meestal is de paring willekeurig, maar op bepaalde plaatsen van de chromosomen paren meestal of altijd dezelfde twee chromosomen met elkaar. 

Bivalent_Multivalent_Rene.png

Cultuurrozen zijn het resultaat van kruisingen tussen een aantal wilde rozensoorten. Veel cultuurrozen hebben niet gewoon twee, maar vier setjes van hun chromosomen. Bij de vorming van stuifmeel en eicellen, tijdens de celdeling die meiose wordt genoemd, zoeken de op elkaar lijkende chromosomen elkaar op in het midden van de cel. Zo kan de ene helft van de chromosomen de ene kant op kan gaan, en de andere helft de andere kant op. Vier setjes kunnen echter op verschillende manieren tot twee setjes gehalveerd worden. De vraag is of bij rozen binnen de vier setjes altijd dezelfde twee chromosomen elkaar opzoeken (links in de figuur), of een willekeurige combinatie. In het laatste geval kunnen de vier gelijke chromosomen (uit ieder setje één) tijdens de meiose zelfs één grote groep van 4 chromosomen maken (rechts). De kennis daarover is van groot belang, omdat de chromosomen tijdens die meiose-celdeling zó nauw met elkaar verbonden worden, dat er genen uitgewisseld worden tussen de chromosomen. In het linker plaatje (A paart altijd met A en B met B), zullen er geen genen van A terecht komen in de B chromosomen en omgekeerd. In het rechter plaatje kan dat wel, waardoor genen op veel grotere schaal tussen de vier chromosmen worden uitgewisseld.