Het comfortvoedsel dat we tegenwoordig kennen en waar we van houden, aangezien de aardappel werd gedomesticeerd tussen 8, 000 en 10, 000 jaar geleden van een wilde soort afkomstig uit het Andesgebergte in het zuiden van Peru. Gedurende de 16e eeuw, Aangenomen wordt dat Spaanse conquistadores de ruige wortelachtige groente over de Atlantische Oceaan hebben vervoerd.

Nutsvoorzieningen, een team van onderzoekers heeft deze afstamming in kaart gebracht om te leren hoe de aardappel werd gedomesticeerd en hoe zijn DNA in de loop van de tijd evolueerde.

"We hebben de genomen gesequenced, of de genetische code, van een spectrum van aardappelen afkomstig uit Zuid-Amerika - Peru, Bolivia, en Ecuador, " zei Richard Veilleux, hoofd van de afdeling Tuinbouw van het Virginia Tech College of Agriculture and Life Sciences en de Julian en Margaret Gary Professor. "Je ziet een regenboog van aardappelen op het continent. Hoe ze bewogen en gedomesticeerd werden, is al jaren onderwerp van discussie."

Veilleux en zijn afgestudeerde student, Parker Laimbeer, een promovendus in de tuinbouw uit Rappahannock, Virginia, samen met collega's van de Michigan State University, waaronder C. Robin Buell, een professor in de plantenbiologie, en Michael Hardigan, een voormalig afgestudeerd onderzoeksassistent en nu een postdoctoraal onderzoeker aan de University of California Davis, om een ​​plantengenoomproject uit te voeren als reactie op een financieringsmogelijkheid van de National Science Foundation. Hun werk is onlangs gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences .

"De resultaten vergroten ons begrip van hoe de aardappel werd gedomesticeerd en welke genen belangrijk zijn. We hebben ook potentiële genen geïdentificeerd die in de toekomst kunnen worden verbeterd en laten zien hoe high-throughput genoomsequencing nieuwe hulpmiddelen biedt, ' zei Veilleux.

Om meer te weten te komen over dit gewas, de derde belangrijkste geteeld voor directe menselijke consumptie, het team onderzocht wilde en gecultiveerde soorten, inclusief aardappelen die op Zuid-Amerikaanse markten worden gevonden, binnenlandse Noord-Amerikaanse variëteiten, en landrassen, die gecultiveerde aardappelen zijn analoog aan erfstukrassen.

Vervolgens, met behulp van moderne genomische benaderingen, de onderzoekers probeerden inzicht te geven in genomische diversiteit, om historische hybridisatiegebeurtenissen te onthullen, en om genen te identificeren die het doelwit zijn tijdens domesticatie die de variantie voor landbouwkenmerken controleren - die allemaal van vitaal belang zijn voor voedselzekerheid.

"Wat aardappelen ingewikkeld maakt, is dat ze niet echt kweken, " zei Veilleux. "Als je zaden plant, je krijgt minder dan waarmee je begon."

Een andere verandering die gepaard ging met de domesticatie van aardappelen, is de verminderde vruchtbaarheid van stuifmeel. Overwegende dat wilde soorten vruchtbaar moeten zijn om zaden te verspreiden, gekweekte soorten groeien uit knollen. Deze irrelevantie heeft de vruchtbaarheid van de soort aangetast, en het effect kon op genomisch niveau worden waargenomen.

De roodbruine Burbank, een mutant van de Burbank-aardappel, werd uitgebracht in het jaar 1902. Tot op heden, deze variëteit blijft de meest populaire in de VS, wat een al lang bestaand gebrek aan vooruitgang in de aardappelveredeling onderstreept.

Nog, pogingen om de genetische samenstelling van de aardappel beter te begrijpen, waren beladen met uitdagingen, niet de minste daarvan is de gewoonte van het gewas om vier kopieën van elk gen te behouden.

Veilleux en Laimbeer bestudeerden variatie in het aantal kopieën - meerdere kopieën van genen binnen hetzelfde organisme. Door het proces van fokken, meerdere kopieën van een DNA-sequentie worden gedupliceerd of verwijderd, niet alleen in aardappelen, maar bij alle plant- en diersoorten. Wanneer een organisme wordt geboren, veranderingen als gevolg van meiose produceren verschillende kopieën van verschillende delen van het genoom. Dit imperfecte proces zorgt voor mutaties en extra DNA. Extra kopieën van DNA kunnen in sommige gevallen gunstig zijn, wat leidt tot een grotere genetische variatie, en schadelijk voor anderen, leidend tot ziekte.

"Vanwege de genetische complexiteit van de aardappel, we hadden dit onderzoek niet kunnen doen zonder toegang tot een gesequenced aardappelgenoom, "zei Laimbeer. "Het genoom waarvan de sequentie is bepaald, stelt ons in staat om alle andere aardappelen met deze blauwdruk te vergelijken."

Zoals het gebeurt, Veilleux en Buell maakten deel uit van het Potato Genome Sequencing Consortium van bijna 100 wetenschappers die 's werelds eerste aardappelgenoom hebben gesequenced. Sequencing van het aardappelgenoom, gepubliceerd in 2011, was gebaseerd op de beschikbaarheid van een "verdubbelde monoploïde" aardappel, DM genoemd, ontwikkeld in het Veilleux-lab. De relatieve genetische eenvoud van de knol in vergelijking met commerciële aardappelen maakte het gemakkelijker om de sequentie te bepalen met behulp van de beschikbare sequentietechnologie van de volgende generatie. De DM-sequentie blijft dienen als het referentiegenoom voor aardappel.

"We hebben het genoom van elke aardappel die we hebben bestudeerd, afgestemd op de DM-aardappel, "zei Laimbeer. "Nu, we kunnen de afbeelding op de doos zien bij het samenstellen van elke aardappelgenoompuzzel. Het is logisch."

De bijdragen van het onderzoeksteam aan een beter begrip van de genetische blauwdruk van de knol kunnen telers helpen bij de overgang naar een succesvol veredelingsprogramma dat de gewenste variëteiten zal produceren. De aardappelchipsindustrie, bijvoorbeeld, is zeer selectief over welke soorten aardappelen het gebruikt. De ultieme snackspecimens vereisen het perfecte zetmeelgehalte om precies de juiste kleur en textuur te produceren wanneer ze worden gebakken. De aardappelen moeten ook de juiste vorm hebben, met ondiepe ogen om door versnipperaars te gaan.

Met dank aan Veilleux en Laimbeer, het zal binnenkort gemakkelijker zijn om de perfecte aardappelchip te kweken of om toegang te krijgen tot gewenste eigenschappen, zoals verhoogde ziekteresistentie bij wilde of primitieve soorten. Bestaande natuurlijke populaties, zij geloven, vormen een essentiële bron van onbenut adaptief potentieel.

Kijk uit naar Russet Burbank, er kunnen binnenkort nieuwe rassen zijn die strijden om de topaardappel.