Tholen - Een veredelaar doet goede zaken als hij variëteiten kan leveren die zijn klanten vragen. Vroeger liep hij daartoe met een wensenlijstje door de proeven. Vandaag de dag legt hij zijn materiaal steeds vaker onder de microscoop. Daar kan hij immers, met behulp van steeds fijnere technieken en rekenmodellen, sneller en gerichter te werk gaan.
Eén van de technieken, die hem hierin al jaren van dienst is, is flowcytometrie. Met deze techniek kan gekeken worden hoeveel DNA en chromosomensets – ‘ploïdie’ in vaktermen – een bepaald stukje plantmateriaal bevat. Met die informatie zijn vaak al essentiële vragen te beantwoorden, die de veredelaar vertellen of het zin heeft op een ingeslagen weg door te gaan en of verwachtingen die hij van zijn kruisingsprogramma’s heeft realistisch zijn.
Om dat te kunnen illustreren, is het goed op voorhand onderscheid te maken tussen veredelaars in de sierteelt en veredelaars van groenten. Dat vertelt Eloy Boon, directeur van Iribov, een bedrijf dat o.a. gespecialiseerd is in flowcytometrie. Iribov mag veel veredelaars tot de vaste klantenkring rekenen, omdat men een stevige reputatie heeft opgebouwd in het toepassen van laboratoriumtechnieken ten behoeve van veredeling en vermeerdering. Mede door een nauwe samenwerking met een ontwikkelaar en producent van flowcytometers is het technische proces van flowcytometrie sterk geautomatiseerd.
Flowcytometer
Sierteelt
Er zijn grofweg drie toepassingen die een veredelaar in de sierteelt ertoe kan bewegen zijn toevlucht te nemen tot flowcytometrie. In de eerste plaats zijn in de loop van de verdelingsgeschiedenis veel siergewassen naar een hoger ploïdieniveau gebracht. Dat wil zeggen: van diploïden – planten met cellen met dubbele chromosoomparen, zoals de mens die ook heeft – zijn vaak tetraploïden gemaakt, en soms zelfs hexaploïden of octaploïden. Voor veel bloemen en planten resulteert dit in een compactere plant, steviger blad en grotere bloemen. Door kennis van het exacte ploïdieniveau per plant wordt de veredelaar ondersteund in zijn beslissingen.
Weet een veredelaar van een bepaalde plant het ploïdieniveau, dan heeft hij vaak al meer zekerheid of, en zo ja in welke mate, er verbeteringen te behalen zijn wanneer met dat plantmateriaal verder wordt gegaan.
Een voorbeeld van chromosoomverdubbeling. Links de originele diploïde, rechts de verdubbelde tetraploïde variant met grotere bloem.
Een tweede in siergewassen relatief veel voorkomend gegeven is dat een veredelaar vaak te maken heeft met soortkruisingen die steriel zijn. Met variëteiten die dus wél de gewenste eigenschappen hebben maar niet vruchtbaar zijn. Wanneer die variëteiten naar een hoger ploïdieniveau gebracht worden, kan de soortsteriliteit doorbroken worden en de fertiliteit van de planten worden hersteld.
Een derde toepassing van ploïdiebepaling is bij het kruisen van diploïde en tetraploïde soorten. Het gevolg van deze kruising is triploïdie, wat ervoor zorgt dat de plant steriel is. Hierdoor geeft een veredelaar zijn genetica een natuurlijke bescherming mee, omdat concurrenten er minder makkelijk mee verder kunnen. Veredelaars kloppen daarom dikwijls bij Iribov aan met de vraag of van een diploïde plant een tetraploïde gemaakt kan worden. Zelf kan hij dan het resultaat met behulp van een andere diploïde terugkruisen naar een triploïde en heeft de veredelaar dus zijn eigen ‘beschermde’ variëteit.
Groenten
Voor de groentenveredeling zijn naast de eerder genoemde technieken ook een aantal specifieke toepassingen voor flowcytometrie.
Zo wordt flowcytometrie door Iribov gebruikt bij het detecteren van dihaploïden, welke gemaakt worden voor inteeltlijnen. Vanuit een microspore, de pollenkorrel oftewel de mannelijke voortplantingscel, kun je haploïde planten maken, met slechts één exemplaar van ieder chromosoom. Als je die weer verdubbelt naar een diploïde, dan krijg je een zgn. homozygote lijn: een dubbele haploïde, oftewel een variëteit waarvan de chromosomensets identiek zijn. De nakomelingen uit dit zaad zijn eveneens allemaal identiek waardoor dit min of meer de standaard is geworden in de productie van een aantal gewassen. Echter, bij de productie van deze dihaploïden ontstaan ook haploïden, diploïden en tetraploïden. Flowcytometrie kan dan worden ingezet om de gewenste haploïde planten eruit te pikken.
Een andere veelgebruikte toepassing van flowcytometrie is de kwaliteitsanalyse van zaadpartijen: is een zaadpartij kwalitatief goed en homogeen?
Een voorbeeld. Zaadloze watermeloenen zijn over het algemeen triploïd. Dit zijn per definitie kruisingen tussen een diploïde en een tetraploïde lijn. Maar als er – en dat gebeurt soms – in de productie van het zaad iets mis gaat, krijg je als resultante dat een deel van het zaad di- of tetraploïd is. Neem je die in productie, dan krijg je nog altijd prima meloenen, maar dan voor een deel mét zaad. Met flowcytometrie kan een steekproef, zeg 200 zaden, worden bekeken en kan een inschatting worden gemaakt van het percentage triploïden.
Een derde, gerelateerde toepassing van flowcytometrie, is het tijdig ondervangen van een ander type afwijking die zich voor doet in zaadvermeerdering. Een beetje vergelijkbaar met wat bij mensen syndroom van Down heet, kunnen bij de vermeerdering zaden ontstaan met een extra chromosoom. Dat, zo legt Boon uit, is vooral problematisch in gewassen als kool en broccoli. Wanneer dit het geval is kan een bloemkool bijvoorbeeld geen kool aanmaken en is deze dus commercieel gezien niet geschikt.
Aneuploïdie in Brassica. Links een goede plant en rechts een plant met een extra chromosoom dat zorgt voor afwijkende groei en geen koolvorming
Chromosoom verdubbeling
Concluderend kan men dus stellen, afhankelijk van sier- dan wel groentenveredeling, dat er verschillende mogelijkheden zijn als het gaat om de toepassing van flowcytometrie.
Het analytisch laboratorium van Iribov ontvangt voortdurend bladmonsters uit de hele wereld en zoekt naar de juiste antwoorden op begeleidende vragen. Flowcytometrie is daarbij één hulpmiddel, maar in het laboratorium is een scala aan technieken voorhanden. Zo is Iribov gespecialiseerd in het verdubbelen van chromosoomaantallen. “Mensen hebben 23 chromosoomparen”, legt Boon uit. “Dat is altijd zo, oftewel, het ploïdieniveau is stabiel. Mensen zijn altijd diploïde. Maar bij planten is dat flexibeler. Over het algemeen kunnen wij van elke plantensoort het chromosoomaantal verdubbelen. Bij heel veel gewassen is dat in de loop van de veredeling ook (al) gebeurd. Bijvoorbeeld bij gladiolen, die zijn vaak octaploïd. Die zijn dus van diploïde naar tetraploïd naar octoploïd gegaan. Hoewel dat spontaan kan gebeuren, wordt het ook al heel lang kunstmatig gedaan. Wij kunnen dat in ons lab. Wil je vervolgens controleren of het goed gelukt is, dan kun je dat vervolgens weer uitstekend doen middels flowcytometrie.”
Chromosoomtelling
Als specialist op het gebied van ploïdiebepaling heeft Iribov besloten om haar klantenkring te gaan ondersteunen met een techniek die nóg meer informatie geeft over de plant.
“Steeds vaker krijgen wij de vraag hoeveel chromosomen bepaald plantmateriaal eigenlijk heeft”, besluit Boon. “Dat is nuttige informatie wanneer je een soortkruising of terugkruising wilt maken. Hoeveel en welke chromosomen van beide ouders komen in de kruising voor? Door het maken van kruisingen kunnen er wel eens willekeurig chromosomen van een van de ouders uitgegooid worden. Deze kleine verschillen kunnen alleen worden aangetoond middels een chromosoomtelling. Om deze uitbreiding van onze expertise is ons team versterkt met een specialist op het gebied van deze techniek. Ook hebben wij een samenwerking opgezet met Wageningen UR. Deze heeft een afdeling die zich bezighoud met deze en soortgelijke technieken, maar richt zich niet op de ontwikkeling van routinematige processen.”
Contact
Sinds kort is het commerciële team van Iribov uitgebreid met de komst van Rick Vreugdenhil, die zich vooral zal richten op de activiteiten van het analytisch laboratorium. Voor vragen over flowcytometrie en chromosoomtelling kunt u bij Rick terecht.
Voor meer informatie:
IribovSBW
Middenweg 591b
1704 BH Heerhugowaard
T: +31 (0) 72 5742427
F: +31 (0) 72 5710756
E: [email protected]
Rick Vreugdenhil
E: [email protected]
www.iribov.com