In een nieuw artikel gepubliceerd in het tijdschrift Molecular Biology and Evolution , hebben wetenschappers van de Royal Botanic Gardens, Kew en partners in het VK, Duitsland en de VS 's werelds oudste plantengenoom gedecodeerd met behulp van watermeloenzaden uit het Neolithicum, verzameld op een archeologische vindplaats in de Sahara-woestijn in Libië.

De studie combineerde aspecten van archeologisch grondwerk met geavanceerd genomics-onderzoek om nieuw licht te werpen op de domesticatie van de watermeloen en hoe onze voorouders de oude verwanten van de populaire vrucht consumeerden. Verrassend genoeg suggereert bewijs dat de Neolithische Libiërs een voorliefde hadden voor de zaden van de watermeloen - een lokale delicatesse die vandaag de dag nog steeds wordt geconsumeerd - maar het bitter smakende vruchtvlees van de vrucht vermeden.

Naar schatting wordt er jaarlijks wereldwijd meer dan 200 miljoen ton van de gedomesticeerde watermeloen (Citrullus lanatus) geproduceerd, waarbij het gewas tot de top 10 van belangrijkste in Centraal-Azië behoort. Algemeen wordt aangenomen dat de roodvlezige vrucht afkomstig is uit Afrika, waar een naaste verwant (C. lanatus subsp. cordophanus) hoogstwaarschijnlijk voor het eerst werd gedomesticeerd in de Nijlvallei en in het huidige Noord-Soedan. Maar de ontdekking in het begin van de jaren negentig van vermeende watermeloenzaden op de neolithische vindplaats Uan Muhuggiag in Libië bleef wetenschappers in verwarring brengen.

Om de reis van de watermeloen van wilde plant naar gedomesticeerd gewas beter te begrijpen, verzamelden en analyseerden de onderzoekers tientallen zaden van watermeloen en watermeloenverwanten uit de Herbarium-collecties van RBG Kew. Ze verzamelden en bestudeerden ook zaadfossielen uit Libië en Soedan, radiokoolstofdatering (C-14) tot respectievelijk meer dan 6.000 en 3.000 jaar geleden.

Dr. Susanne S. Renner van de Washington University in St. Louis, die samen met Dr. Guillaume Chomicki van de Sheffield University de studie leidde, zei:"De morfologie van zaden, vooral van oude zaden, was eenvoudigweg onvoldoende om op betrouwbare wijze te identificeren welke soort die neolithische kolonisten in Libië gebruikten."

De wetenschappers konden het mysterie oplossen toen ze het genoom van de zaden analyseerden en lange stukken over alle chromosomen terugvonden - mogelijk het oudste genoom dat ooit in zo'n detail is vastgelegd van een plant waarvan de leeftijd is geverifieerd met behulp van radiokoolstofdateringsanalyses. Ze hebben ook het genoom gesequenced van tientallen watermeloenspecimens in Kew's Herbarium-collecties, waarvan sommige voor het eerst werden verzameld in het begin van de 19e eeuw.

De bevindingen van de studie wijzen erop dat de Neolithische Libiërs een bitter smakende soort watermeloen verzamelden of zelfs kweekten, in plaats van de zoet smakende oogst van vandaag. Dit nieuwe inzicht kwam overeen met tandafdrukken die werden gevonden op enkele van de oudste zaden die in Soedan werden verzameld door Dr. Philippa Ryan, een postdoctoraal onderzoeker bij Kew en co-auteur van de studie.

Voorafgaand aan de analyse van het genoom waren de onderzoekers niet in staat om de Libische exemplaren te onderscheiden van de andere zeven bekende soorten in het geslacht Citrullus. Hun moleculaire resultaten laten nu zien dat de zaden afkomstig waren van een watermeloenfamilielid dat bekend staat als Egusi-watermeloenen (Citrullus mucosospermus) uit West-Afrika. Deze vruchten zijn bitter en oneetbaar als ze rauw worden gegeten vanwege de chemische cucurbitacine in hun vlees en worden in plaats daarvan geoogst voor hun zaden, die worden gebruikt in West-Afrikaanse stoofschotels en soepen, die qua grootte en smaak vergelijkbaar zijn met pompoenpitten.

Ryan zei:"Het is een grote verrassing om te ontdekken dat het Libische zaad in plaats van een oude watermeloen een geheel andere gedomesticeerde Citrullus was, terwijl het Sudanese zaad uit de faraonische periode nucleair DNA had van zowel de bittere Egusi, maar ook van de zoete watermeloen. Dit suggereert dat er in een later tijdsbestek een interessante mix van gedomesticeerde Citrullus-variëteiten werd gekweekt langs de Nijlvallei voor hun zaden - naast vermoedelijk de zoete watermeloen."

Door de genetische samenstelling van deze oude vruchten beter te begrijpen, hopen de onderzoekers een duidelijker beeld te krijgen van de domesticatie van de watermeloen. Maar het onderzoek heeft ook meer verstrekkende en moderne implicaties. Door de uitwisseling van genen door de millennia in kaart te brengen, kunnen wetenschappers gunstige genetische eigenschappen aanwijzen die de weerstand tegen droogte, ziekten en plagen versterken.

Dr. Oscar A Perez Escobar, onderzoeksleider in Kew's Integrated Monography Team en eerste auteur, zei:"Het is een opmerkelijke prestatie om zoveel te hebben geleerd over het geheime vorige leven van deze oude zaden via hun DNA. Zonder deze genetische code, die we hebben het tot in detail weten te verkrijgen, we hadden niet kunnen ontdekken dat een groot deel van het DNA van deze zaden herleidbaar is tot Egusi kalebassen (C. mucospermus) en niet tot zoete watermeloen. Een andere opvallende onthulling die via hun DNA wordt geleverd is dat deze oeroude zaden van Egusi-watermeloen heeft waarschijnlijk duizenden jaren geleden genen gehybridiseerd en uitgewisseld met zoete watermeloenen, hoewel het ons nog steeds niet bekend is wat de richting van een dergelijke genenstroom is."

De studie werd uitgevoerd in samenwerking met Dr. Guillaume Chomicki van de Sheffield University en professor Susanne S. Renner van de Washington University in St. Louis, evenals de Antonelli Lab-onderzoeksgroep, experts in evolutionaire biologie en biogeografie.

Perez Escobar zei:"Ons onderzoek is een geweldig voorbeeld van wat plantencollecties die duizenden jaren evolutionaire en culturele geschiedenis vertegenwoordigen, kunnen doen wanneer ze worden gebruikt in multidisciplinair onderzoek. De gegevensbronnen die we hebben gegenereerd en onze ontdekking over de relaties tussen Egusi en zoete watermeloenen millennia hebben standgehouden, waarbij genen van generatie op generatie worden uitgewisseld, is van belang voor programma's voor het verbeteren van zoete watermeloenen wanneer naar bepaalde genen wordt gezocht, bijvoorbeeld resistentie tegen ziekten en plagen." + Verder verkennen

Smerig, niet zoet:Oud meloengenoom uit Libië levert verrassende inzichten op in watermeloenrelatief