Tarwe heeft 124.000 genen

De opbrengst van tarwe daalt. Nieuwe kennis van het DNA moet gaan helpen.

Foto Thinkstock

Het uiterst complexe genoom van broodtarwe is in kaart gebracht. Het blijkt bijna zes keer zo groot als dat van de mens. Het tarwe-DNA bestaat uit 17 miljard ‘letters’.

Het onderzoek is vandaag gepubliceerd in het tijdschrift Science, samen met nog drie andere artikelen over broodtarwe, het gewas dat als basisvoedsel dient voor eenderde van de wereldbevolking. Het volgt op de eerdere DNA-sequencing van de twee andere essentiële, en genetisch eenvoudigere grassoorten: rijst, in 2004, en maïs, in 2008.

De artikelen die Science publiceert bieden aanknopingspunten voor de veredeling van tarwe, en voor de broodnodige verhoging van de productie. De wereldbevolking blijft groeien, terwijl de hectare-opbrengst van tarwe het laatste decennium juist licht is afgenomen.

„We moeten iets nieuws verzinnen”, zegt moleculair bioloog Klaus Mayer van het Helmholtz Zentrum München. Hij werkte mee aan alle vier de artikelen en is een van de hoofdonderzoekers van het speciaal opgerichte International Wheat Genome Sequencing Consortium. Volgens Mayer hebben veredelaars veertig, vijftig jaar lang de opbrengst van tarwe weten te verhogen, door het gebruik van kunstmest, pesticiden, en via de gestage verbetering van rassen. „Maar we lijken daarmee een plafond te hebben bereikt”, zegt Mayer via de telefoon.

Tarwe (Triticum aestivum) is zo complex omdat het een samensmelting is van drie grassoorten, en zijn chromosomen (7 stuks) niet in het normale tweevoud bevat, maar in zesvoud (42 dus). De genetici deelden al die chromosomen eerst op in fracties. Daarvan bepaalden ze afzonderlijk de DNA-volgorde. Het tarwegenoom telt naar schatting ruim 124.000 genen, zes keer zoveel als de mens.

Ook bracht het consortium in kaart welke genen tijdens de eerste weken van de zaadkieming worden aan- en uitgeschakeld. Ze keken in het bijzonder of het erfelijk materiaal van één van de drie in tarwe samengekomen grassoorten daarbij dominant was, wat bij sommige andere planten wordt gezien. „Maar in dit geval dragen de drie oudersoorten ongeveer evenveel bij aan het aflezen van genen”, zegt Mayer. Of de drie gecombineerde pakketten erfelijk materiaal dat onderling afstemmen, en hoe dan, is niet duidelijk volgens Mayer.

Drie wilde oersoorten

Verder heeft het consortium een stamboom van tarwe gemaakt door het DNA te vergelijken met dat van andere wilde en gedomesticeerde grassoorten, waaronder eenkoorn. De drie in tarwe samengekomen oudersoorten worden standaard aangeduid met de letters A, B en D. Uit de analyse blijkt dat de wilde grassoorten A en B zo’n 7 miljoen jaar geleden zijn ontstaan uit een gezamenlijke voorouder. Ze ontwikkelden zich tot aparte soorten, maar 1 à 2 miljoen jaar geleden vormden ze samen weer een nieuwe soort, D, die verder evolueerde. Ongeveer een half miljoen jaar geleden vormden A en B weer een hybride. Dat werd een van de eerste gedomesticeerde tarwesoorten, emmer genaamd. Zo’n 8.000 jaar geleden kruisten boeren deze hybride met de wilde grassoort Aegilops tauschii (D). Daaruit ontstond een tarwesoort die beter bestand was tegen kou en droogte, en waarvan de tarwekorrels makkelijker waren te verwerken tot deeg. Voor de toekomst van tarwe verwacht Mayer vooral veel van het screenen van allerlei wilde grassoorten. „Daarvan zijn er duizenden”, zegt hij. Ze bevatten allerlei gunstige eigenschappen – grotere graankorrel, snellere groei, bestand tegen droogte en ziektes.