Fundamenteel onderzoek kan soms onverwachte resultaten opleveren. Onderzoekers van de University of California – Davis hebben een manier gevonden om planten de genen van slechts één van de ouders te geven. Tenzij ze gekloond worden, krijgen ze normaal gesproken genen van vader en moeder. De methode van biologen Simon Chan en Maruthachalam Ravi laat de plant Arabidopsis thaliana (zandraket) de chromosomen van een van de ouders vernietigen. De plant vervangt die chromosomen met een kopietje van het overgebleven DNA, waardoor het weer het juiste aantal chromosomen heeft. Deze vinding maakt het veredelen van gewassen, nu nog een tijdrovende klus, veel gemakkelijker.

Mensen met bruin haar kunnen het gen voor zowel bruin als blond haar bij zich dragen.

Superplant

Op school hebben we geleerd dat we van elk gen twee kopieën hebben; een van de vader en een van de moeder. De genen verschillen vaak van elkaar en slechts een van de twee komt tot uiting. Hierdoor heeft iemand bijvoorbeeld bruin haar, terwijl zij misschien een gen voor bruin en een gen voor blond haar in zich heeft. Iemand met twee verschillende genen voor een eigenschap wordt heterozygoot genoemd. Iemand met twee dezelfde genen, bijvoorbeeld twee maal het gen voor bruin haar, heet homozygoot.

Bij planten werkt dit precies hetzelfde, ook hier zijn voor elke eigenschap twee genen aanwezig. Voor mensen die gewassen willen veredelen is dit wel eens lastig. Veredelaars proberen planten met verschillende goede eigenschappen te kruisen, zodat ze een plant krijgen die al die eigenschappen in zich heeft. Deze superplant moet wel homozygoot zijn, anders komen de gewenste eigenschappen maar in de helft van de nakomelingen terecht en gaan de eigenschappen weer verloren. De huidige manier om homozygote planten te krijgen, is het onderling kruisen van de zaden die de eigenschap dragen. Omdat planten een tijd moeten groeien voordat ze weer nieuw zaad maken, kost het extra kruisen veel werk en tijd.

Arabidopsis thaliana, oftewel zandraket, is een plantje waar veel onderzoek naar wordt gedaan.

Kristian Peters

Vernietigd

De nieuwe truc, die hier veel werk kan besparen, werd bij toeval ontdekt. Ravi en Chan bestuderen histoneiwitten, eiwitten die DNA in de vorm van chromosomen vouwen, in een plantje genaamd zandraket. Ravi had het gen voor een van die eiwitten, CENH3, een beetje veranderd om hem zichtbaar te maken onder de microscoop. Toen hij keek of het gelukt was, vond hij in de plant alleen nog maar het onveranderde gen. Hij dacht dat het mislukt was.

“Eerst gooiden we de plantjes gewoon weg”, aldus Chan, maar hetzelfde gebeurde nog een keer. Toen Ravi nog eens onder de microscoop keek, zag hij dat de plant maar 5 van de 10 chromosomen had. Blijkbaar was de plant de helft van de chromosomen kwijtgeraakt. Dit gebeurt ook wel eens als verwante soorten gekruist worden. Het DNA van één van de ouders wordt dan gewoon vernietigd.

Het eiwit CENH3 helpt het DNA van chromosomen (blauw) in vorm te blijven. Op het plaatje is een delende cel te zien. Tijdens de celdeling trekken draden (groen) de chromosomen uit elkaar om ze te verdelen over de dochtercellen. CENH3 zit precies daar in het chromosoom waar de draden vastzitten. Het is daardoor een belangrijk eiwit in het onderzoek naar celdeling.

Nadat de helft van de chromosomen geëlimineerd waren, stimuleerden Chan en Ravi de plant om de andere helft te kopiëren, zodat er weer 10 chromosomen waren. Planten met 5 chromosomen zijn onvruchtbaar. De resulterende plant was homozygoot voor alle eigenschappen. Dit is precies wat plantveredelaars nodig hebben.

Volgens Ravi moet de techniek bij elk landbouwgewas toe te passen zijn met een minimum aan bewerkingen in het laboratorium. Kwekers kunnen gewoon met zaadjes beginnen. Het veredelen van gewassen gebeurt al sinds de mensheid landbouw bedrijft. Op deze manier worden gewassen geproduceerd die tegelijkertijd beter tegen droogte kunnen, immuun zijn voor ziekteverwekkers en een hogere opbrengst hebben. Met deze vondst wordt die eeuwenoude techniek sterk vereenvoudigd. Geen slecht resultaat voor iets waar de wetenschappers bij toeval tegenaan liepen.

Zie ook

• De principes van de plantenveredeling (Kennislinkartikel)
• DNA voorkomt kruising tussen soorten (Kennislinkartikel)
• Superster onder planten krijgt update (Kennislinkartikel)