Veredeling van duurzame en gezonde quinoa wordt sneller en beter

Persbericht

Veredeling van duurzame en gezonde quinoa wordt sneller en beter

Gepubliceerd op
8 februari 2017

Een internationaal team van wetenschappers, waaronder quinoa-veredelingsexperts van Wageningen University & Research, publiceren op 8 februari 2017 in het tijdschrift Nature de complete DNA volgorde van quinoa, het voedselgewas dat vanuit Zuid-Amerika de wereld verovert. Quinoa is rijk is aan essentiële aminozuren en voedingsvezels en bevat géén gluten. Voor boeren is quinoa belangrijk omdat het gewas ook op slechte gronden een behoorlijke voedselopbrengst geeft. De nieuwe kennis over het quinoa-DNA wordt nu al door veredelaars gebruikt, bijvoorbeeld om quinoarassen te ontwikkelen die heel goed tegen zoute grond kunnen en tegelijk voldoen aan de smaak-wensen van consumenten.

De onderzoekers hebben de bouwsteenvolgorde van het totale quinoa-DNA op een rijtje gezet. De totale lengte van dat DNA, het ‘genoom’, is iets meer dan 1,3 miljard DNA-bouwstenen (de nucleotiden A,C, G of T) - verdeeld over 18 chromosomen. Op papier geprint zouden dat meer dan 500.000 bladzijden tekst zijn.

Voor het op een rijtje zetten van de DNA-bouwstenen gebruikten de onderzoekers een slimme combinatie van verschillende zogenoemmde DNA-sequencing technieken. Zo lukte het ze om uit de gigantische hoeveelheid DNA-informatie in de computer steeds grotere stukken DNA in elkaar te puzzelen. Maar daarbij kwamen ze eerst op ongeveer 3500 stukjes, terwijl het uiteindelijk maar 18 stukken moesten worden: het aantal chromosomen. Niet alles kon zo helemaal aan elkaar gepuzzeld worden.

De onderzoekers gebruikten daarom ook genetische kaarten die waren gemaakt door planten met elkaar te kruisen en daarbij te bepalen hoe zogenaamde moleculaire merkers naar het nageslacht overerfden. Zo werd in kaart gebracht waar de moleculaire merkers op de 18 quinoa-chromosomen liggen.

De onderzoekers konden voor 85% van de DNA-bouwstenen die uit de DNA sequencing kwamen, uitpuzzelen waar ze op de 18 quinoa chromosomen liggen.
De onderzoekers konden voor 85% van de DNA-bouwstenen die uit de DNA sequencing kwamen, uitpuzzelen waar ze op de 18 quinoa chromosomen liggen.

Volgens Robert van Loo, expert quinoaveredeling van Wageningen University & Research, was het juist die combinatie die ervoor zorgde dat het DNA heel goed in kaart kon worden gebracht. Van Loo: ”Van alle stukken DNA waarvan we de bouwstenen op een rijtje hebben gezet, hebben we maar liefst 85% de plek op de chromosomen kunnen bepalen. Voor plantenveredelaars is dat een enorme winst”.

Voor consument en boer

Van Loo en zijn collega’s gaan de nieuwe kennis onder andere gebruiken voor de ontwikkeling van quinoarassen die goed voldoen aan de wensen van consumenten en boeren. Van Loo: “We hebben bijvoorbeeld mutaties ontdekt die ervoor zorgen dat bepaalde quionarassen geen bittere saponines kunnen maken. Dergelijke ‘zoete’ rassen hoeven niet te worden gepolijst om de bittere stoffen te verwijderen. Dat scheelt zo’n vijftien tot twintig procent. Met de nieuwe kennis over het quinoa-DNA kunnen we in onze veredeling snel en eenvoudig de planten selecteren die geen bitterstoffen maken“

In de toekomst kunnen onderzoekers er waarschijnlijk voor zorgen dat bestaande rassen, die bijvoorbeeld heel goed zijn aangepast aan de teeltomstandigheden in een bepaalde regio, geen bitterstoffen meer kunnen maken.

Van Loo: “Daarvoor zou gerichte mutatieveredeling een hele mooie aanpak kunnen zijn. Je begint met rassen die regionaal hun waarde al bewezen hebben. Zo zijn de rassen die in Zuid-Amerika worden geteeld, waarschijnlijk met één gerichte mutatie óók zoet te maken.”

quinoa

Het onderzoek werd geleid door de King Abdullah University of Science and Technology in Saudi Arabië, een regio waar de groeiomstandigheden voor planten zwaar zijn en waar veel bodems arm of zelfs verzilt zijn. Van Wageningen University & Research hebben DNA-sequencing experts en veredelingsonderzoekers een bijdrage geleverd aan het onderzoek. Het was juist dit Wageningse team dat de genetische kaarten maakte waarop het gen gevonden is dat de productie van saponine (bitterstof) reguleert.Oorsprong in Zuid Amerika

Al tijdens de oude beschavingen in de Andes was quinoa een belangrijk voedselgewas. Maar door de komst van de Spanjaarden raakte het gewas op de achtergrond. Daarom is quinoa nooit echt ‘gedomesticeerd’. En dat terwijl quinoa een heel goed en gezond voedselgewas is.

Een van de eigenschappen die quinoa wat minder aantrekkelijk maakten is de aanwezigheid van bitterstoffen in buitenkant van de zaden. Die bitterstoffen, saponines, kunnen wel uit de zaden verwijderd worden, maar dat kost tijd, geld en water. Wageningen University & Research heeft sinds de negentiger jaren van de vorige eeuw al vier rassen ontwikkeld die géén bitterstoffen bevatten.

Quinoa hoort tot een plantenfamilie die bekend is om zijn groeikracht onder zware omstandigheden, zoals in arme gronden, op grote hoogte en zelfs in zoute gronden. Er zijn nu al bepaalde quinoa-types die voedsel produceren op plaatsen waar andere voedselgewassen, zoals tarwe en rijst, nauwelijks opbrengst leveren. Daarom wordt quinoa gezien als een gewas dat kan helpen om met mínder input aan bijvoorbeeld water en mest éxtra voedsel te produceren. De nieuwe kennis over het DNA betekent een versnelling van de ontwikkeling extra duurzame quinoarassen, die ook voldoen aan andere wensen van boeren én consumenten.