Verborgen onder de delicate, rode schil en het sappige vruchtvlees van een tomaat is een schat aan voedingsstoffen en genetische samenstelling. Met recent onderzoek naar het eerste genoom van een soort in de tomatillo-stam (onderdeel van de tomatenfamilie), hebben we nu een beter idee van hoe deze vitale plantenfamilie is ontstaan.

Simpel gezegd, een genoom is een complete set DNA (genetisch materiaal) in een plant. Het genoom bevat alle informatie die een plant nodig heeft om zich te ontwikkelen en te groeien. Wanneer wetenschappers genetische sequenties samenstellen om een ​​volledig genoom te bouwen - net zoals het voltooien van een puzzel - helpt dit hen om dingen te voorspellen zoals hoe een plant zal groeien (recht of krom) en hoe de vrucht eruit zou kunnen zien (dun of dik gevild). Deze informatie is belangrijk om te begrijpen hoe verschillende variëteiten ontstaan ​​en is essentieel voor het kweken van betere gewassen.

"De tomatenfamilie is gewoon de meest fascinerende familie. Het bestaat uit planten die belangrijke gewassen zijn, invasieve onkruiden, belangrijke medicijnen, prachtige perkplanten en veel wilde soorten die verwant zijn aan gewassen", zegt Stacey Smith, een professor aan de Universiteit van Colorado-Boulder.

Dit onderzoek is gepubliceerd in The Plant Genome .

Smith leidde het werk aan de sequentiebepaling van het genoom van Iochroma cyaneum, een wilde struik in de tomatillo-stam van de tomatenfamilie. Iochroma vertoont opvallende blauwe bloemen, maar wordt niet veel gekweekt. Wetenschappers zoals Smith kunnen leren hoe belangrijke plantenfamilies zijn geëvolueerd door veel genomen van verschillende ondersoorten te verzamelen.

"In tegenstelling tot de meeste planten in de familie waarvan het genoom is gesequenced, is het geen gewassoort. Het is ook het enige lid van de hele stam met een genoom dat is samengesteld tot op het niveau van chromosomen", zegt Smith. Deze unieke eigenschappen maken het nieuwe genoom nog waardevoller om te begrijpen hoe de bredere familie evolueerde.

Na het sequensen van het Iochroma-genoom en het samenstellen van de sequenties in chromosomen als een puzzel, vergeleek het onderzoeksteam van Smith het met andere leden van de familie. De bredere tomatenfamilie telt bijna 3.000 soorten. Sommige van deze soorten, zoals belladonna, zijn giftig voor de mens. Er zijn veertig soorten gedomesticeerd, waaronder aardappelen, aubergines en hete pepers, naast tomaten. Al deze planten behoren tot de familie en worden ook wel 'nachtschade' genoemd. In het puzzelvoorbeeld betekent dit dat ze allemaal tot op zekere hoogte een vergelijkbare set puzzelstukjes hebben. Vanaf daar zijn hun puzzelstukjes anders.

Het genoom vertelde onderzoekers dat Iochroma deel uitmaakte van de familie die bekend staat als de 'bessenclade'. Deze subgroep vormt "bessen" die sappige vruchten zijn met veel zaden, zoals tomaten en hete pepers. Maar de wetenschappers waren verrast toen ze ontdekten dat de familierelaties binnen deze clade verre van duidelijk waren. Het genetische bewijs was onzeker over welke soorten het nauwst verwant waren. Biologen noemen dit soort meningsverschillen 'discordantie'.

"Dit soort onenigheid ontstaat vaak wanneer afstammelingen zich snel voortplanten binnen verschillende soorten", zegt Smith. "Dat is misschien wat er tientallen miljoenen jaren geleden gebeurde toen bessen met vlezige vruchten van deze familie op het toneel verschenen. Als gevolg van deze onenigheid kunnen we geen definitieve uitspraken doen over welke soorten nauwer verwant zijn."

Toch geeft het nieuwe genoom een ​​nieuwe kijk op de evolutie van de familie. Een aanwijzing is hoe de genen zich hebben verplaatst. Naarmate soorten evolueren, kunnen genen van het ene chromosoom naar het andere gaan. Planten passen zich efficiënt aan deze veranderingen aan. Maar Iochroma bood een verrassing aan. Het schuifelen van het genoom leek niet veel op enig ander genoom waarvan de sequentie was bepaald, wat betekent dat de struik zijn eigen unieke evolutionaire pad heeft gehad.

"Met de toevoeging van het lochroma-genoom proberen we te begrijpen hoe genen zijn geschud tijdens de evolutionaire geschiedenis van de bessenclade", zegt Smith. "We hebben nog maar aan de oppervlakte gekrast om te begrijpen hoe deze diversiteit is geëvolueerd."

Hoewel het nieuwe onderzoek niet meteen een smakelijkere tomaat of tangier-tomatillo zal opleveren, zegt Smith dat de familie al veel smaken biedt aan de gedurfde tuinman. En misschien een waardering voor de diversiteit die evolutie biedt.

"Ik zou iedereen die nieuwsgierig is naar nachtschade willen aanmoedigen om kennis te maken met enkele van de minder bekende gewassen:probeer gouden bessen, gemalen kersen, pepino's, wonderberries of naranjilla's", zegt Smith. "Er zijn zelfs soorten die als groente kunnen worden gegeten. Veel van deze soorten groeien graag in noordelijke klimaten en brengen veel meer smaak dan welke tomaat dan ook die je in het schap van de supermarkt kunt vinden." + Verder verkennen

Genoom van wilde tomaten komt ten goede aan gedomesticeerde neven