Genenbanken wereldwijd leveren een belangrijke bijdrage aan het behoud van biologische diversiteit. Alleen al in de Federale Ex situ Gene Bank van het IPK Leibniz Instituut worden meer dan 150.000 oude variëteiten bewaard. Naast negatieve eigenschappen bezitten oude en exotische variëteiten veel waardevolle genvarianten die in moderne variëteiten verloren zijn gegaan, maar die in de toekomst cruciaal kunnen zijn voor de productie van planten. Maar hoe kan deze verborgen schat aan waardevolle biodiversiteit worden aangeboord voor de landbouw?

Dat is de vraag die een onderzoeksteam onder leiding van het IPK heeft onderzocht. In een interdisciplinaire aanpak waarbij plantenveredelaars, plantengenetici, plantenpathologen en bio-informatici betrokken waren, slaagden ze erin om nieuwe biodiversiteit van oude rassen te detecteren voor opbrengstprestaties en resistentie tegen gele roestplagen om deze als hefboom te gebruiken voor de productie van gewassen. De resultaten zijn gepubliceerd in het tijdschrift Nature Genetics .

Dankzij de voortdurende financiering van het werk gedurende zes jaar tot nu toe door het federale ministerie van Onderwijs en Onderzoek, was het mogelijk om de uitgebreide collectie oude tarwevariëteiten van het IPK Leibniz Institute te testen op hun opbrengstprestaties en weerstand tegen gele roest in het laboratorium, maar ook in veldproeven.

"Dit vereiste een logistieke meesterzet van alle projectdeelnemers en veel innovatieve benaderingen om het potentieel van de oude variëteiten te evalueren zonder storende effecten", zegt Dr. Albert Schulthess, eerste auteur van het onderzoek. Om het opbrengstpotentieel te bepalen, werden bijvoorbeeld de oude rassen gekruist met aangepaste eliterassen. Pas toen werd het opbrengstpotentieel van de oude rassen duidelijk zichtbaar.

En dat is niet alles:de onderzoekers gebruikten de resultaten om overbruggingslijnen voor tarweveredeling te ontwikkelen van veelbelovende oude rassen door ze te kruisen met huidige rassen. De prestaties van het resulterende nageslacht verraste de onderzoekers:"We zagen hogere opbrengsten in sommige overbruggingslijnen in vergelijking met belangrijke huidige elite-variëteiten", zegt Dr. Albert Schulthess, wetenschapper in de onderzoeksgroep "Kwantitatieve Genetica".

Prof. Dr. Jochen Reif, coördinator van het consortium en hoofd van de onderzoeksgroep, is ervan overtuigd dat dankzij de betrokkenheid van de twee veredelingsbedrijven de biodiversiteit van de elitepool kan worden vergroot door gebruik te maken van nieuwe waardevolle genetische variatie van de bruglijnen :"Dit is van groot belang om de enorme problemen die klimaatverandering voor de landbouw met zich meebrengt aan te pakken."

De resultaten van het onderzoek maken een grote stap richting landbouw met minder of geen pesticidengebruik mogelijk. "Door de uitgebreide sequencing van oude en nieuwe rassen in combinatie met de waardevolle veldgegevens, waren we in staat om mogelijke nieuwe genvarianten voor resistentie tegen gele roestplaag te identificeren", zegt dr. Albert Schulthess. Dit was niet mogelijk geweest zonder de decodering van het tarwegenoom, waarin het IPK Leibniz Instituut een leidende rol speelde.

"Met de nieuwe genoomregio's die we in een paar oude variëteiten hebben ontdekt, kunnen we het immuunsysteem van tarwe diversifiëren", legt prof. dr. Jochen Reif uit.

Er zijn echter nog aanzienlijke uitdagingen te overwinnen voordat de nieuwe resistentiegenen kunnen worden gebruikt in de plantaardige productie. Zo moeten de resistentiegenen gevalideerd worden en ingebouwd worden in de achtergrond van elitelijnen. Idealiter zou tegelijkertijd een dieper begrip van de aard van de verdedigingsreactie worden verkregen. Dit zou het mogelijk maken om op lange termijn gebruik te maken van de nieuwe bronnen van resistentie. + Verder verkennen

Nieuwe studie identificeert tarwevariëteiten die bestand zijn tegen de destructieve streeproestziekte