Bloemkool en kool verschillen genetisch meer dan mensen en chimpansees

De variaties tussen bloemkool, broccoli, spruitjes, rode kool, witte kool, koolrabi en spitskool zijn groot. Het zijn echter allemaal varianten van dezelfde soort, Brassica oleracea. En de variatie gaat verder dan uiterlijk. Ook de ingrediënten (zoals vitamines en antioxidanten) of de weerstand tegen droogte, kou en ziektes verschillen. Hoe valt zo’n grote diversiteit aan vormen binnen een soort te verklaren?

Internationale samenwerking voor Brassica DNA-analyse

Onderzoekers van Wageningen University and Research en de Chinese Academy of Agricultural Sciences in Beijing hebben de DNA-sequentie van 23 verschillende koolrassen bepaald en geanalyseerd. “We hebben het zogenaamde pangenoom gebouwd: dat wil zeggen het overzicht van alle verschillende genen binnen koolgewassen”, zegt Guusje Bonnema, veredelingsonderzoeker bij Wageningen Universiteit en Research.

Dat leidde tot zeer verrassende resultaten: “Slechts een derde van de genen is in alle koolgewassen aanwezig. En de helft van al die genen komt maar in een deel van de gewassen voor en is in de rest afwezig.”

Springgenen bij Brassica’s

Opvallend detail is dat ruim de helft van het genoom uit transposons bestaat. Dit zijn kleine stukjes DNA die in het genoom ‘springen’. Ze kunnen daarom op allerlei verschillende plekken voorkomen en worden ook wel ‘springgenen’ genoemd. Ze hebben een slechte reputatie bij de mensen omdat ze ziekten zoals hemofilie veroorzaken. In planten zijn ze een belangrijke bron van natuurlijke variatie.

“We ontdekten dat deze transposons vaak de activiteit van nabijgelegen genen reguleren. Ze verhogen of verlagen hun activiteit. Bij de vraag ‘wat maakt bloemkool bloemkool’ zochten we eerder naar de genen die die specifieke vorm bepalen: een compacte bloemstructuur die niet groeit. We weten inmiddels dat het niet alleen nodig is om overzicht te hebben over genen, maar ook over hun werking. De transposons dus. “Zij zijn de aan/uit-schakelaars en dimmers voor de genen waar ze dichtbij staan.”

Vooruitgang in belangrijke kennis voor verbetering

Het feit dat er nu een pangenoom beschikbaar is, maakt het mogelijk transposons en andere structurele variaties te categoriseren. “Genen gaan omhoog of omlaag. En niet alleen de genen die de specifieke vormen van de verschillende kolen bepalen. Ook de genen die de resistentie of voedingswaarde bepalen. En veerkracht tegen klimatologische omstandigheden. Bloemkool is bijvoorbeeld erg gevoelig voor temperatuur. “Als je begrijpt hoe het proces werkt, kun je het makkelijker sturen en kom je tot rassen die minder temperatuurgevoelig zijn”, zegt Bonnema.