Resistentie tegen schimmels in uien

Veredelaars kunnen het plantmateriaal gebruiken voor verdere kruisingen met uien. De onderzoekers gebruiken verschillende technieken om inzicht te krijgen in de manier waarop uienplanten zich verdedigen tegen de schimmels en om uiteindelijk moleculaire markers voor veredelingsprogramma's te genereren. Moleculaire markers zijn specifieke stukjes DNA die gerelateerd zijn aan een bepaalde eigenschap, zoals ziekteresistentie.

Met behulp van RenSeq-techniek isoleren de onderzoekers allelen van resistentiegenen (verschillende versies van een gen) uit uien, de verwante soorten Allium roylei en A. fistulosum en het nieuwe plantmateriaal dat afkomstig is van hybride kruisingen tussen uien en de twee verwante soorten. "We onderzoeken welke genen aanwezig zijn in resistente planten, maar ontbreken in vatbare planten, die symptomen ontwikkelen tijdens de screening", legt Torres uit. "We gebruiken de gegevens ook om te bepalen waar de resistentiegenen zich in het bestaande genoom van ui bevinden en wat de variatie is tussen hybride individuen, uien en de twee verwante soorten. We analyseren bijvoorbeeld ook de variatie in enkele nucleotiden, de bouwstenen van genen."

"Om de sequentie van resistentiegenen in kaart te brengen, voeren de onderzoekers bioinformatische analyses uit door de sequentie-informatie van de hybriden en de Allium-soorten te vergelijken met een uitgebreide biologische dataset van verschillende experimenten."

De onderzoekers infecteren zowel uienplanten als de hybride populaties met een van de drie schimmels om de expressie van afweergerelateerde genen te analyseren. "We brengen afweerreacties in kaart die mogelijk bijdragen aan resistentie tegen deze schimmels. Door weefselmonsters op verschillende tijdstippen na infectie te nemen en deze te gebruiken voor RNA-sequentiebepaling, kunnen we de expressie van resistentiegenen volgen," aldus Torres. "Op deze manier leggen we niet alleen de resistentiegenen, maar ook de onderliggende mechanismen bloot die ziekteresistentie in uien verklaren."

De onderzoekers infecteren zowel uienplanten als de hybride populatie met een van de drie schimmels om de expressie van afweergerelateerde genen te analyseren. "We brengen afweerreacties in kaart die mogelijk bijdragen aan resistentie tegen deze schimmels. Kort na de infectie nemen we op verschillende tijdstippen monsters van beschadigd weefsel om de RNA-sequentie te bepalen. Vervolgens leggen we een verband tussen de aanwezigheid of variatie van resistentiegenen gegenereerd door de RenSeq en hun genexpressieniveaus. Zo leggen we niet alleen de resistentiegenen, maar ook de mechanismen geassocieerd met ziekteresistentie in uien bloot."

Het onderzoek heeft nieuwe informatie opgeleverd over de sequentie van resistentiegenen in uien en de verwante soorten Allium roylei en A. fistulosum, evenals in het nieuwe plantmateriaal, een hybride kruising tussen ui en de twee verwanten voor verder gebruik in veredelingsprogramma's voor uien.

Torres: “Het gebruik van RenSeq en de genexpressieanalyse is een benadering om ziekteresistentie in uien te onderzoeken. Hiermee kunnen we nauwkeurig resistente genotypes selecteren voor verdere kruisingen met uien en uiteindelijk op de lange termijn veredelingsprogramma’s versnellen.”

Olga Scholten (Insect and Non-host resistance group, Plant Breeding, WUR)

Jan van Kan (Laboratory of Phytopathology, WUR)

Karin Burger-Meijer and Shafranta Hobé (Plant Breeding)