De brede kennisbasis van de Groene Genetica: van onderzoek naar perspectief
Gerco Angenent
Onderzoek voor bedrijfsleven met een academisch karakter
Publiek Private Samenwerking (PPS)
wetenschappelijke doorbraken
exploitatie Bedrijfs
Kennis
leven
instelling
Overheid
TTI-Groene Genetica, CBSG Topsector Tuinbouw en Uitgangsmaterialen
3 voorbeelden waardevolle samenwerking
1. Temperatuur afhankelijke bloei (bloemkool)
2. Verbeteren van verdubbelde haploiden protocollen (koolsoorten) 3. Voorkomen van koploosheid (tomaat, koolsoorten)
Wat is bloei/bloeiinductie ? Vegetatieve fase
reproductie fase
VM
Identiteit van het meristeem (groeipunt): Vegetatief meristeem bloeiwijzemeristeem(IM) bloemmeristeem
Bloeiregulerende signalen
0
24 uur
daglengte
Licht kwaliteit
temperatuur
Externe factoren
Interne factoren: o.a. hormonen leeftijd
nutrienten
Welke genen zijn erbij betrokken?
Genen kunnen gebruikt worden als moleculaire merker en de selectie van bepaalde allelen van beschikbare germplasm
Model: zandraket (Arabidopsis)
Normaal
Late bloeier
Vroege bloeier
Arabidopsis: 150 genen bij bloei betrokken
Arabidopsis (zandraket)/bloemkool Temperatuur beïnvloedt bloei
22ºC
27ºC
Hogere temperaturen induceren bloei Lagere temperaturen remmen bloei • Bloemkool ook gevoelig, maar net omgekeerd
Externe en interne signalen licht
daglengte
leeftijd
kou
temperatuur
FLC FLM SVP bloei
Temperatuurseffecten 22C
Wild type
22C
27C
Vroege bloeier
27C
Geen effect! FLM en SVP zijn de
flm of svp mutant
flm of svp mutant
thermometers van bloei
Twee vormen van FLM
verschillen
AT1G77080.4β
AT1G77080.2 δ Beide vormen bijna identiek op een klein stukje eiwit na
Twee vormen van FLM, verhouding bepaalt bloeitijdstip
Wat hebben we hier aan?
Toppublicatie in Nature
Aanwijzingen hoe temperatuurgestuurde bloei in bloemkool geregeld kan zijn.
β en δ vormen van FLM zijn merkers voor bloeitijdstip
3 voorbeelden waardevolle samenwerking
1. Temperatuur afhankelijke bloei (bloemkool)
2. Verbeteren van verdubbelde haploiden protocollen (koolsoorten) 3. Voorkomen van koploosheid (tomaat, koolsoorten)
Microspore embryogenese
ouder lijnen voor F1 hybride productie mapping populaties, QTL analyse
Spontane verdubbeling
stress microspore
colchicine
pollen
haploid microspore-derived embryos
homozygote (DH) planten
Compound Screens
= response
+ microtiter plate
microspore
compound library
natural compounds synthetic compounds natural derivatives dedicated libraries
Verbeterd protocol: meer celdeling en hoger % embryo’s 100%
Celdeling
80% 60% 40%
pollen sporophytic
20%
0%
1
Embryo yield %
2 3 control
1 2 3 0.05uM
1
2 3 0.5uM
1
2 3 5uM
2.4
0.30
2
0.25
1.6
0.20
1.2
0.15
0.8
0.10
0.4
0.05
bud size
0.00
0 control
0.05uM
0.5uM
5uM
control
0.05µM
0.5µM
Wat hebben we hier aan?
Toppublicatie in The plant Cell en een patentaanvraag
Verbeterde protocollen voor veredelingsbedrijven
Nieuwe samenwerkingsprojecten met bedrijven
3 voorbeelden waardevolle samenwerking
1. Temperatuur afhankelijke bloei (bloemkool)
2. Verbeteren van verdubbelde haploide protocollen (koolsoorten) 3. Voorkomen van koploosheid (tomaat, koolsoorten)
Koploosheid (TTI-GG project)
Groot probleem bij plantenkwekers (verlies tot 50%)
Afhankelijk van kiem/groei condities
Afhankelijk van genotype, gevoelige en ongevoelige typen
Koploosheid tomaat, geinduceerd door hoge temperatuur
Koploosheid kool, inductie door lage temperatuur
De genetische component: QTL analyse bij kool Kruising: rapid-cycling accession B. oleracea var. alboglabra (ongevoelig) en een broccoli accession (gevoelig) QTL op chromosoom 3
QTL analyse bij kool (B. oleracea) >1000 genen op basis van vergelijk met B.rapa en Arabidopsis genomen
QTL op chromosoom 3
Welke genen actief in de QTL regio
Vergelijk gevoelig en ongevoelig genotype Welke genen gaan ‘aan’ of ‘uit’ na een inductie voor koploosheid met koude? Gebruik maken van ‘Next Generation Sequencing (NGS)’ , RNA-seq
‘slechts’ 30 genen als potentiele kandidaat, waarvan één betrokken is bij de celcyclus (celdeling). Dit gen is minder actief na inductie in het gevoelige genotype
Celdelingen in het meristeem
Ongevoelig genotype, twee dagen na kou behandeling
Gevoelig genotype, twee dagen na koude behandeling
Proefschrift Jennifer de Jonge, 17-12-2013
Wat hebben we hier aan?
Proefschrift Jennifer de Jonge
Verbeterde protocollen voor opgroeien zaailingen (kwekers)
Protocollen voor het toetsen van gevoeligheid voor koploosheid
Kandidaatgenen die gevoeligheid bepalen (veredelaars)
Welke kennisbasis hebben we voor de toekomst nodig? Wat voor een randvoorwaarden? Aantrekkelijk voor bedrijfsleven en academische partner (spanningsveld?)
Kennis van eigenschappen (traits), maar ook van (generieke) technieken. Faciliteiten en expertise voor een multidisciplinaire aanpak (genetica, fysiologie, etc) Gewaskennis (bedrijven) Vertalen van model naar gewas Genoomkennis Financier .......
Met dank aan de Plant Development group (PRI) •
Flowering time control
•
Meristem and Organ growth
•
Floral organ development
•
Fruit ripening
•
Embryogenesis
•
Seed quality
