Nieuws

Ontrafeling genoom vlinderbloemige modelplant opent perspectief voor eiwitrijke gewassen

Gepubliceerd op
17 november 2011

Met de bijna complete kartering van het genoom van de vlinderbloemige plant Medicago hebben onderzoekers een belangrijk instrument in handen gekregen om de mensheid in de toekomst te voorzien van eiwitrijk voedsel.

De nieuwe kennis van de veelgebruikte modelplant geeft inzicht in het ontstaan van een samenwerking tussen de plant en een bacterie die stikstof uit de lucht vastlegt als voedingsstof voor het gewas. In Nature doen onderzoekers van 31 instituten, waaronder Wageningen University, onderdeel van Wageningen UR, verslag.

De modelplant die nu in kaart is gebracht, Medicago truncatula, familie van de luzerne en onze honingklaver, staat model voor het in de natuur unieke verschijnsel dat zich in vlinderbloemige planten (Leguminosae) voltrekt. In wortelknolletjes van de planten leven rhizobium-bacteriën die stikstof uit de lucht binden en zo beschikbaar maken voor de plant, een trucje waartoe slechts één andere plantensoort (parasponia) in staat is. Deze eigenschap onderkenden de eerste landbouwers zo’n tienduizend jaar geleden al, zodat vlinderbloemige planten zoals bonen, soja, linzen en erwten tot de oudste gecultiveerde gewassen behoren. Nog steeds zijn de vlinderbloemige gewassen die ‘bol van eiwitten’ staan een groep van betekenis: ze bedekken ca. eenderde van het wereldwijde landbouwareaal.

De 128 onderzoekers uit acht landen die meeschreven aan de publicatie over het genoom van Medicago concentreren zich dan ook op de interactie tussen de bacterie en de plant. Zij reconstrueren dat zo’n 58 miljoen jaar geleden er een radicale verandering in de voorloper van de Medicago-plant is opgetreden, waarbij de genoominformatie werd verdubbeld en de samenleving tussen de vlinderbloemige en de rhizobiumbacterie verder gestalte kreeg.

Het genoom van Medicago telt ruim 42 duizend genen. Deze liggen geconcentreerd op de chromosoom-armen en omvat ongeveer de helft van het totale genoom. Het consortium heeft er daarom ook voor gekozen om van deze gebieden het genoom zeer nauwkeurig in kaart te brengen.

De uitdaging van de onderzoekers is nu een vinger achter het precieze mechanisme van de stikstofvastlegging te krijgen. Dat gebeurt onder meer door genomen van verwante planten als de luzerne (alfalfa) en sojaboon te vergelijken, maar ook door vergelijking met de enige uitzondering in het plantenrijk die stikstof kan vastleggen, de parasponia-plant. Als dat systeem begrepen wordt, is het mogelijk het over te hevelen naar andere gewassen, zodat de behoefte aan stikstof in de vorm van kunstmest kleiner kan worden.

Het onderzoek is medegefinancierd via een Vidi-beurs van de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) voor onderzoeker René Geurts en een bijdrage van ERA-Net Plant Genomics van de EU. De publicatie in Nature valt samen met de bekendmaking van een grote subsidie (2,5 miljoen euro) van de European Research Council aan de groep van prof. Ton Bisseling (Laboratorium voor Moleculaire biologie), waaraan ook medeauteur van het Nature-artikel René Geurts verbonden is.

Publicatie: 'The Medicago Genome Provides Insight into the Evolution of Rhizobial Symbioses, Nevin D. Young et al., Nature 16 november 2011.