Project

Verbetering genenbankmethodieken

Dit project draagt bij aan het genereren van funderende kennis en innovaties voor de uitvoering van wettelijke taken op het gebied van Dierziektebestrijding, Economische informatievoorziening en Genetische bronnen (WOT-KB).

Doelstelling

De wettelijke onderzoekstaken op het gebied van Genetische Bronnen houden verband met de biodiversiteit en identiteit van soorten die van belang zijn voor de landbouw, bosbouw en veeteelt. Het beschrijven van genetische variatie en het begrijpen van de processen die hieraan ten grondslag liggen zijn essentieel voor een goed beheer en gebruik van genetische bronnen. In het onderzoek wordt getracht hiervoor nieuwe methoden te ontwikkelen, gebruik makend van moderne technologieën zoals genomica en bio-informatica.

Plan van Aanpak

Genomica en genenbanktoepassingen

Ontwikkelingen in de moleculaire biologie maken het mogelijk om DNA-sequentie bepalingen op toenemende schaal en tegen afnemende kosten uit te voeren. Genetische diversiteit in genenbankcollecties kan daardoor efficiënter worden bestudeerd. Het onderzoek richt zich op de mogelijke toepassingen en consequenties van deze ontwikkeling  voor het behoud en gebruik van genetische bronnen, en hoe genenbanken hierop het best kunnen anticiperen.

Core collectie methodieken

Core collecties zijn gebalanceerde dwarsdoorsneden van de genetische diversiteit in een collectie, of een deel daarvan, en hebben als doel de toegankelijkheid van genenbankcollecties te verhogen. Onderzocht wordt wat de implicaties zijn van grootschalige DNA-sequenties gegevens op de methodiek van het samenstellen van core collecties.

GIS-technieken en acquisitie van genenbankmateriaal

Geografische Informatie Systemen (GIS) kunnen worden gebruikt om potentiele vindplaatsen van wilde soorten in kaart te brengen. Tevens is het mogelijk deze analysemethode te combineren met verschillende klimaatverandering scenario’s, waardoor voorspellingen kunnen worden gemaakt van toekomstige bedreigingen. Hiermee kan het acquisitiebeleid van genenbanken worden ondersteund. Deze benadering zal worden toegepast op 2-3 groentegewassen van het CGN.

Resultaten

Historische trends in genetische diversiteit

Uit 225 cataloti vna Franse en Nederlandse zaadbedrijven uitgegeven in 50 jaar (tussen 1840 en 2000) zijn alle slacultivars geinventariseerd. Hierover is in 2012 een publicatie verschenen.

Genomica en genenbanktoepassingen

In 2012 werd gestart met een uitgebreid literatuuronderzoek naar genomica ontwikkelingen en genenbanktoepassingen aan de hand van een selectie van circa 30 relevante overzichtspapers. Een inventarisatie werd gemaakt van de sequencing technologieën, sequencing strategieën, bioinformatica tools en platforms, huidige genomica projecten, gepubliceerde genomen en toepassingen met betrekking tot het beheer en gebruik van genetische bronnen. Tevens werd een glossary van meer dan 100 trefwoorden samengesteld.

Efficiëntie kiemkrachtmonitoring

Onderzoek werd verricht naar het kiemkrachtverloop in de tijd op basis van de circa 40.000 kiemkrachtbepalingen die sinds de oprichting van het CGN zijn verzameld voor CGN accessies. Deze analyses lieten over het algemeen behoud van kiemkracht zien gedurende de eerste 25 jaar na regeneratie.

Core collectie methodieken

Er werd onderzoek verricht naar de kwaliteit van core collecties, waarbij kwantitatieve kwaliteitscriteria zijan geformuleerd. Daarnaast werd onderzoek verricht naar een methode om de informatie over de structuur van de genetische diversiteit optimaal te analyseren.

Toepassing van GIS technieken in PGR prioriteit zetting

In 2012 werd de gehele analyse pijplijn bij het CGN geïmplementeerd met wortel als modelgewas. Recentelijk werd begonnen met het toepassen van de methode op wilde verwanten van sla.

Het onderzoek is gericht op het leveren van wetenschappelijke methoden, software en protocollen ter ondersteuning van efficiënte strategieën voor behoud en duurzaam gebruik van plantaardige genetische bronnen. Over het onderzoek wordt gepubliceerd in internationale wetenschappelijke tijdschriften.  Daarnaast wordt gegenereerde kennis beschikbaar gemaakt via de website van het Centrum voor Genetische Bronnen, Nederland (CGN).

Strategieontwikkeling bescherming gewas-gerelateerde wilde soorten in Nederland

In 2014 werd een inventarisatie gemaakt van de gewas-gerelateerde wilde soorten die in Nederland in het wild voorkomen. De inventarisatie werd uitgevoerd voor de  economisch meest belangrijke gewassen, mondiaal of nationaal, voor land- en tuinbouw. Gebruik makend van gegevens van de Floron Verspreidingsatlas werden 453 taxa geïdentificeerd, waarvan er 214 inheems zijn of ingevoerd/ingeburgerd voor 1900. Van deze 214 taxa hebben 53 een rode lijst status, variërend van ‘gevoelig’ tot ‘ernstig bedreigd’. Momenteel wordt onderzocht in hoeverre de soorten die extra zorg verdienen zich reeds in beschermde gebieden bevinden. Op basis van deze resultaten zal bij de beheerders van natuurgebieden aandacht worden gevraagd voor het voorkomen van gewas-gerelateerde wilde soorten, en waar nodig een ex situ back-up worden gemaakt. Ook wordt informatie beschikbaar gemaakt over gewas-gerelateerde wilde soorten in Nederland via een website, als deel van de CGN website. Hierdoor zal de toegang tot deze soorten voor eventueel gebruik worden gestroomlijnd door informatie over verspreiding en beheer beter toegankelijk te maken.

Onderzoek naar mogelijkheden verbetering betrouwbaarheid kiemkrachtgegevens

In opdracht van het CGN worden kiemkrachtbepalingen door ISTA-gecertificeerde testinstituten uitgevoerd. De resultaten van deze bepalingen worden door het CGN gebruikt voor het beheren van de collecties, zoals het nemen van beslissingen over opname van nieuw materiaal en over het maken van een nieuwe generaties zaad. Betrouwbaarheid van de testresultaten is dan ook van essentieel belang. Analyse van 701 duplo kiemkrachtbepalingen, uitgevoerd in de periode 2001-2013, liet in 168 (24.0%) gevallen een significant testverschil zien. Een grondige analyse van de procedures binnen het CGN toonde aan dat de lage reproduceerbaarheid van kiemtesten slechts voor een zeer klein deel te verklaren is door factoren onder controle van het CGN. Verwisseling van zaadzakjes bij verpakking, verlies van vacuüm tijdens zaadopslag, gebruik van verkeerde zakjes bij controle toetsen en verschil in ouderdom tussen zaadmonsters konden worden uitgesloten als potentiële foutenbron.  Experimenteel onderzoek liet zien dat verschillen in samenstelling tussen zaadmonsters een klein effect kunnen hebben, maar geen verklarende factor kunnen zijn voor de lage reproduceerbaarheid van testresultaten in het algemeen. In samenwerking met de testinstituten werden vervolgens potentiële oorzaken aan de kant van de uitvoerder geanalyseerd. Daarbij kwamen documentatiefouten en problemen bij het consequent kunnen onderscheiden van abnormale en normale zaailingen naar voren. Dit laatste zal in samenwerking met de testinstituten nader worden onderzocht via experimenteel onderzoek aan genenbank materiaal.

Ontwikkeling core collectie methodieken m.b.v. genomische data

In voorgaande jaren is de methodiek voor het samenstellen van core collecties (dwarsdoorsneden uit genenbank collecties waarin zoveel mogelijk genetische diversiteit wordt samengebracht) goed in kaart gebracht. Genomische data zouden deze benaderingen een stap verder kunnen brengen. Echter, de verwachting dat in 2014 genomische data beschikbaar zouden komen waarmee de samenstelling van core collecties zou kunnen worden verbeterd is niet terecht gebleken. In plaats daarvan is onderzocht hoe DNA sequentie informatie toegankelijk kan worden gemaakt voor analyse, zoals ten behoeve van het samenstellen van core collecties. Hiervoor is deelgenomen aan het DivSeek initiatief (www.divseek.org) en is samengewerkt met PSG bioinformatici om interoperabiliteit tussen de EU-SOL BreeDB en de CGN database tot stand te brengen. Dit heeft geresulteerd in een publicatie en diverse presentaties.

Publicaties