Screenshot YouTube
Een internationaal onderzoeksteam met onderzoekers van de Universiteit van Tel Aviv heeft drie ziekteresistentiegenen uit wilde grassen geïsoleerd, waardoor resistentie mogelijk wordt tegen roestziekten die wereldwijd ernstige schade aan de tarweopbrengsten veroorzaken.
Het project werd mogelijk gemaakt door verschillende technologische innovaties die de tijd die nodig is om genen van wilde plantensoorten te identificeren en te isoleren en ze over te brengen naar gecultiveerde planten drastisch verkortten.
De drie genen werden geïsoleerd uit planten die bewaard zijn gebleven in de Liberman Okinow Gene Bank of Wild Cereals van het Institute for Cereal Crops Research (ICCR) aan de Universiteit van Tel Aviv. Twee van de genen, die immuniteit bieden tegen stamroestziekte, werden geïsoleerd door een internationaal team onder leiding van onderzoekers uit het VK. Het derde gen, geïsoleerd door onderzoekers van TAU, biedt weerstand tegen twee verschillende ziekten - bladroest en streeproest, die momenteel verergerd worden door stijgende temperaturen over de hele wereld. Prof. Amir Sharon, hoofd van ICCR, zegt dat het isoleren van de genen mogelijk werd gemaakt door verschillende technologische doorbraken, en dat deze nieuwe technologieën ook kunnen worden gebruikt om genen te isoleren voor andere gunstige eigenschappen.
Overgezet in het genoom van gecultiveerde tarwe, zullen dergelijke genen dienen om betere tarwevariëteiten te genereren - met hogere opbrengsten en resistent tegen ziekten, plagen en barre omgevingsomstandigheden.
Het onderzoeksteam van TAU legt uit dat tarwe ongeveer 20% van alle calorieën en eiwitten levert die door de mensheid worden geconsumeerd, en in sommige regio's tot 50%. Door de millennia heen heeft het teeltproces echter de diversiteit van tarwevariëteiten verminderd, en bijgevolg zijn moderne tarwevariëteiten kwetsbaarder dan hun voorgangers voor ziekten, plagen en klimaatrisico's.
Nu creëert de escalerende klimaatcrisis een dringende behoefte om tarwevariëteiten te produceren die in extreme omgevings- en klimatologische omstandigheden kunnen gedijen en bestand zijn tegen plagen en ziekten. "Net zoals ieder van ons slechts een klein deel van de genen van zijn/haar grootouders draagt, bevat gecultiveerde tarwe slechts een overblijfsel van het genetische erfgoed van zijn oude voorouders. Sinds tarwe voor het eerst in ons deel van de wereld is ontstaan, groeien wilde granen in onze regio zijn de stamvaders van gecultiveerde tarwe, die nog steeds een rijke verscheidenheid aan genetische eigenschappen in zich draagt die kunnen worden gebruikt om verbeterde tarwevariëteiten te ontwikkelen", legt prof. Sharon uit.
"Bepaalde eigenschappen van wilde planten zijn in de loop der jaren al in gecultiveerde tarwe verwerkt, maar dit grote genetische potentieel bleef grotendeels onbenut, aangezien het tot voor kort meer dan tien jaar duurde om een enkel gen te isoleren. Dankzij verschillende technologische doorbraken, met name genoomsequencing en bio-informatica, kunnen we nieuwe genen isoleren in minder dan een jaar. Zo werden alleen al het afgelopen jaar drie genen geïsoleerd die resistent zijn tegen verschillende roestziekten uit zaden van wilde planten die in onze genenbank zijn bewaard. Deze genen, geïmplanteerd in gecultiveerde tarwe, kan de schade door de relevante ziekten aanzienlijk verminderen zonder dat pesticiden nodig zijn - waardoor opbrengstverliezen worden voorkomen en tegelijkertijd het milieu wordt beschermd. Naast ziekteresistentie werken we samen met onderzoekers over de hele wereld om genen voor andere gunstige eigenschappen te isoleren. we werken bijvoorbeeld samen met onderzoekers van de Ben-Gurion University die recentelijk ongedierteresistentie-genen hebben geïsoleerd uit wilde tarwe, en in ons eigen instituut identificeerden we een nieuw gen in tarwevoorlopers, dat kan zorgen voor uithoudingsvermogen in een droog klimaat.
Prof. Sharon voegt toe dat er naast nieuwe methoden voor het isoleren van genen grote vooruitgang is geboekt in de biotechnologie, met name in technologieën voor gen overdracht en genome editing. Deze technologieën maken de overdracht van nieuwe genen naar gewassen mogelijk, evenals de introductie van veranderingen in bestaande tarwegenen. ICCR implementeert deze nieuwe technologieën en biedt diensten op het gebied van tarwe gen transformatie en genoombewerking aan onderzoekers in andere instituten, evenals aan commerciële bedrijven.
"Met de steun van de Chief Scientist van het Israëlische Ministerie van Landbouw en het Israëlische Centrum voor Genome Editing in Agriculture, hebben we bij ICCR een centrum voor tarwetransformatie en genome editing opgericht. Dit is een belangrijke mijlpaal, waardoor we voor het eerst tijd om effectieve tarwetransformatie hier in Israël uit te voeren", zegt prof. Sharon. Dr. Arava Shatil Cohen, hoofd van de tarwetransformatie-eenheid, voegt toe: "Met deze technologieën kunnen we nieuwe genen implanteren en genoombewerkingsmethoden gebruiken om tarwe nieuwe We gebruiken onze systemen om onderzoek bij ICCR te promoten en helpen ook bedrijven en onderzoekers van andere instellingen die deze technologie willen gebruiken".
Prof. Sharon concludeert: "Vandaag de dag bevat onze genenbank meer dan 17.000 zaden van 20 verschillende soorten wilde granen, verzameld in Israël in de afgelopen 50 jaar. Deze collectie is uniek, in de eerste plaats door het grote aantal soorten gerelateerd aan gecultiveerde tarwe Bovendien werd een groot deel van de planten bewaard in onze genenbank verzameld in natuurlijke habitats die niet meer bestaan als gevolg van de snelle stedelijke ontwikkeling in Israël. In wezen dient de collectie als een veilige doos voor genen die nodig zijn om nieuwe, verbeterde tarwevariëteiten te creëren die de mensheid grotere gewassen zullen geven en de uitdagingen van klimaatverandering het hoofd zullen bieden. De nieuwe technologieën zijn de sleutel tot de kluis: ze stellen ons in staat om de benodigde genen snel te identificeren, te extraheren en te verwerken in cultuurtarwe."
