Veredelen in een hogere versnelling met merkers

Plantenveredelen vraagt geduld. Veel geduld soms. Zo zat er een halve eeuw tussen de vondst van een gen dat wilde appels beschermt tegen appelschurft en de dag dat de eerste appel met dat gen in de supermarkt lag. Nieuwe genetische technieken maken de veredeling gelukkig steeds sneller.

Eind jaren tachtig kregen veredelaars voor het eerst DNA-technieken in handen die het veredelingswerk konden versnellen. Met merkers konden ze sinds die tijd de nakomelingen van een kruising testen voordat het volwassen planten werden. Dat scheelt veel tijd en werk. Neem het voorbeeld van een gen dat resistentie tegen meeldauw verbetert. Wie dat gen uit een wilde appel wil inkruisen in, laten we zeggen, de Elstar, begint met een kruising van Elstar en de wilde appel. Uit de nakomelingen moet je dan de resistente varianten selecteren om mee verder te kruisen. Maar het duurt jaren voordat je resistentie in de appelboom kunt bepalen. Pas dan kun je selecteren met welke boompjes je verder wil werken.

Veredelaars maken daarvoor gebruik van merkers, genetische structuren in het DNA die erop wijzen dat de eigenschap wel of niet aanwezig is. Merkers zijn kleine verschillen in het DNA die met behulp van speciale technieken zichtbaar gemaakt kunnen worden. Het zijn niet de genen zelf, maar hectometerpaaltjes op het chromosoom. Heeft een kleine zaailing het paaltje dat in de wilde appelboom vlak bij het meeldauw resistentie-gen ligt, dan weet je dat je een goede kans hebt dat het resistentie-gen ook in je boompje zit. Boompjes zonder de merker laat je links liggen.
De veredeling met merkers heeft de laatste decennia een enorme vlucht genomen. Nieuwe technieken maken het mogelijk om steeds goedkoper en preciezer te bepalen bij welke merker een gen ligt.

Gerard van der Linden werkt al veertien jaar als onderzoeker bij Plant Research International, onderdeel van Wageningen UR, met moleculaire merkers. ‘Het grootste verschil met twintig jaar geleden is dat we nu veel merkers beschikbaar hebben en dat we dankzij miniaturisatie duizenden tests tegelijk kunnen uitvoeren op één chip.’

De laatste zes jaar is Van der Linden op zoek naar eigenschappen die planten beter bestand maken tegen droogte en verzilting, voor verbeterde rassen die ook onder moeilijke omstandigheden een goede oogst opleveren. ‘Dat zijn complexe eigenschappen waar veel verschillende genen bij betrokken zijn. Bij het veredelen van dat soort rassen kan je met merkers naar dertig of veertig genen tegelijk kijken en zoeken naar de beste combinatie van die genen. Die moeten dan samengebracht worden in een droogtebestendige plant die een goede opbrengst geeft én goed scoort op kwaliteit en andere eigenschappen.’

Om dat voor elkaar te krijgen kan de veredelaar zijn DNA-gegevens ook nog eens combineren met informatie over de eiwitten in cellen (proteomics), het RNA (transcriptomics) en de stofwisseling (metabolomics). ‘Dat is samen een enorme berg data. De uitdaging voor de toekomst ligt in het koppelen van DNA-gegevens aan de prestatie van de plant met behulp van nieuwe meet- en analysemethoden en nog sterkere computers.