Aardappel heeft bijna twee keer zo veel genen als de mens

Op Wagenings initiatief is nu het hele genoom van de aardappel geanalyseerd – een belangrijk Nederlands exportproduct en een van de meest gegeten gewassen.

Een aardappel heeft 45.000 genen, bijna twee keer zoveel als de mens. En veel van die genen zorgen er vooral voor dat de knol zijn taak zo goed uitvoert: zetmeel aanmaken. De analyse van het aardappelgenoom stond zondag in Nature. Aardappel is de vijfde plant waarvan het hele genoom nu bekend is. Zandraket, rijst, populier en wijndruif gaven eerder hun genetische geheimen prijs.

Veertien over de wereld verspreide laboratoria, onder leiding van Wageningse plantkundigen, hebben de eindeloos lange rij van zo’n 840 miljoen letters (AATTGAATTGCC, etcetera) op www.potatogenome.net vrijgegeven. Bedrijven en instituten kunnen uit die kaart informatie halen. „Het is voor ons een soort Wikipedia”, zegt Robert Graveland, hoofd R&D van pootgoedhandelshuis HZPC. „We kunnen nu bijvoorbeeld zien waar genen voor aardappelen met minder suiker liggen, of voor hogere opbrengst, waardoor we sneller kunnen veredelen.”

Aardappel is het op drie na (tarwe, maïs en rijst) meestgegeten voedselgewas. Voor Nederland is de pootaardappel bovendien een belangrijk exportproduct. Wageningse plantenveredelaars namen daarom met Nederlandse aardappelbedrijven in 2006 het initiatief voor het bepalen van de hele DNA-volgorde. Het was lang niet zeker dat het ook zou lukken. De aardappel is genetisch veel complexer dan bijvoorbeeld rijst of tomaat. Van de 12 verschillende chromosomen heeft de aardappelcel geen twee complete sets – zoals bij dieren en veel andere planten – maar vier. Om een DNA-volgorde vast te stellen moeten die 48 chromosomen in tienduizenden stukjes worden geknipt. Maar zou de computer al die letterreeksen weer in de juiste volgorde aan elkaar krijgen, als elke streng DNA vier keer voorkomt?

Mede dankzij verbeterde rekensoftware is het nu toch nog vrij snel gelukt om een eerste versie van zo’n kaart te maken. En voor een relatief klein bedrag, vertelt coördinator Christian Bachem op het Wagenings Laboratorium voor plantenveredeling. Hij schat de kosten op 40 miljoen euro. Het eerste menselijk genoom (in 2001 gepubliceerd) kostte nog 800 miljoen euro.

Wat hielp: het Beijing Genomic Institute in Shenzen (nabij Hongkong) wist in drie maanden tijd al het aardappel-DNA 30 keer te sequencen, wat goed is voor 25 miljard letters (nodig ter controle). Bachem: „Vierentwintig uur per dag staan daar de sequencingapparaten aan. Er is een enorme gedrevenheid. De onderzoekers slapen en eten er.”

Deze eerste DNA-kaart is nog van een slecht groeiende, genetisch eenvoudige aardappel, namelijk eentje waarbij elk chromosoom maar twee keer voorkomt en dan ook nog als exacte kopie. Maar, verzekert Bachem, op basis van dit twee-chromosomen-genoom is het niet meer zo moeilijk om een completere kaart te maken van een goed groeiende aardappel.

Graveland verwacht dat bedrijven binnen een paar jaar routinematig DNA-kaarten van hun eigen rassen en wilde soorten (laten) maken – wat dan nog enkele duizenden euro’s per aardappelplant zal kosten. Zo’n genoombepaling helpt om te achterhalen waar mogelijk interessante stukken DNA liggen om in te kruisen in andere rassen, of om die direct in te brengen door genetische manipulatie.

Hoe meer er bekend is over stukken DNA en de aardappeleigenschappen, hoe sneller en gerichter de veredeling kan. Dit omdat veredelaars dan al met eenvoudige DNA-testen aan hele jonge plantjes kunnen ‘zien’ of ze de gewenste eigenschappen hebben. Bijvoorbeeld of ze resistent zijn tegen een schadelijke bacterie. Wachten tot de planten in het veld aardappelen geven hoeft dan vaak niet meer.

In Nederland is er nogal wat zorg over het toenemende octrooieren van veredelde gewassen door de grote zaadconcerns, waardoor kleinere bedrijven en instituten minder toegang tot uitgangsmateriaal zouden krijgen. Bachem vertelt dat DNA-volgordes niet octrooieerbaar zijn en dat iedereen dus ook in deze DNA-kaart mag kijken. Maar bedrijven kunnen de toepassingen – zoals planten met gezondere knollen – wel octrooieren.