Biodiversiteitsscreening via metabolomics
Metabolomics biedt ons een uniek inzicht in de biodiversiteit van het plantenmetabolisme. Dit is bijzonder waardvolle informatie omdat veel van de redenen waarom we planten gebruiken / nodig hebben / telen en ervan houden vooral te maken hebben met hun biochemische inhoud. Diversiteit in deze biochemische inhoud bepaalt bijvoorbeeld verschillen in smaak, geur, pigmentatie, duurzaamheid en houdbaarheid. Kennis van die diversiteit is één ding maar inzicht in de genetische- en milieufactoren die daaraan ten grondslag liggen is iets heel anders.
Om die reden werken onderzoekers van Plant Research International aan een aantal projecten waarbij ze gebruik maken van de modelplant Arabidopsis om de moleculaire mechanismen die ten grondslag liggen aan biochemische diversiteit te kunnen definiëren. Deze kennis kan toegepast worden in verschillende projecten die zich richten op een aantal belangrijke gewassen, zoals rijst, tomaat en aardappel.
Arabidopsis als model
Hoewel het geen gewas is, helpt Arabidopsis ons om beter inzicht te krijgen in de natuurlijke plantenbiodiversiteit. Deze biodiversiteit heeft veel te maken met belangrijke fenotypische eigenschappen die een rol spelen bij de manier waarop planten omgaan met hun omgeving (stress-tolerantie) en hun chemische samenstelling. Arabidopsis maakt deel uit van de koolfamilie (Brassica). Dit betekent dat alle resultaten gemakkelijk kunnen worden vertaald naar deze gevarieerde groep gewassen. Veel plantenbiochemie is echter geconserveerd over het hele plantenrijk waarmee de relevantie voor andere gewassen duidelijk wordt.
In het Consortium for Improved Plant Yield (www.cipy.nl) en het Netherlands Metabolomics Centre (www.metabolomicscentre.nl) werken onderzoekers samen met plantengenetici en fysiologen om metabolomics in te zetten voor de karakterisering van biochemische variatie tussen een brede reeks natuurlijke Arabidopsis-varianten en experimentele mutanten. Ook gebruiken ze soortgelijke benaderingen om te bepalen hoe deze variatie wordt beïnvloed door, bijvoorbeeld, sub-optimale groeiomstandigheden en doelgerichte genetische veranderingen.
Van model naar gewas
De hierboven beschreven benaderingen kunnen gemakkelijk worden vertaald naar de gewassituatie. Dit betekent dat, op basis van de expertise die is opgedaan in het Arabidopsis-onderzoek, onderzoekers onder andere soortgelijke algemene op metabolomics gebaseerde analyses uitvoeren met populaties van zowel commerciële tomatenrassen als unieke populaties van tomatenhybriden die zijn gemaakt door de gekweekte tomaat (Solanum lycopersicon) te kruisen met wilde soorten zoals S. pimpenellifolium. Deze hybriden bevatten maar een fractie van de genetische component van de wilde soort en dit betekent dat alle gevonden metabolische verschillen, die bijvoorbeeld te maken hebben met ziekteresistentie, smaak of uiterlijk ook aan dit deel van het genoom van de wilde soort kunnen worden gekoppeld. Deze kennis is zeer waardevol voor de ontwikkeling van verbeterde plantenveredelingsstrategieën.