Onderzoek

DNA fingerprinting

In een samenwerkingsverband tussen een aantal collectiehouders, werd in 2005 door het CGN een onderzoek gestart waarbij een totaal van 695 accessies uit verschillende Nederlandse collecties werd gekarakteriseerd door middel van DNA-fingerprinting. Naast morfologische beschrijving en evaluatie van belangrijke eigenschappen als smaak en ziekteresistenties, biedt DNA-fingerprinting een aanvullende methode om accessies te karakteriseren. Een belangrijk voordeel van DNA-fingerprinting is dat karakterisatie direct op DNA-niveau plaatsvindt en resultaten niet afhankelijk zijn van externe invloeden, zoals milieu-omstandigheden. Met behulp van DNA-fingerprinting kan dus heel nauwkeurig naar genetische diversiteit worden gekeken. De procedure begint doorgaans met het verzamelen van stukjes bladmateriaal, waarna hieruit in het laboratorium DNA wordt geïsoleerd en geanalyseerd. Als DNA-fingerprinting techniek werd in het appelonderzoek gebruik gemaakt van 16 verschillende microsatellieten. Dit zijn stukjes DNA die in grootte kunnen verschillen. Wanneer bomen voor een bepaalde microsatelliet een gelijke grootte laten zien duidt dit op een genetische overeenkomst, terwijl een verschillende grootte een genetisch verschil betekent. Over het algemeen worden voor onderzoek een aantal verschillende microsatellieten geanalyseerd. Hierdoor kunnen genetische verschillen tussen bomen worden gekwantificeerd. Hoe kleiner het aantal verschillen, hoe groter de genetische verwantschap tussen bomen. Met uitzondering van het geval dat rassen mutanten van elkaar zijn, mag verwacht worden dat bij bestudering van voldoende microsatellieten, verschillende rassen een verschillend DNA-fingerprinting profiel laten zien. DNA-fingerprinting is dan ook een zeer effectieve methode bij het identificeren van rassen.

Doelen

Het onderzoek had als algemeen doel het verkrijgen van meer inzicht in de in Nederland aanwezige diversiteit van genetische bronnen van appel. Meer specifiek richtte het onderzoek zich op de volgende vragen:

• Wat is de representativiteit van elk van de onderzochte collecties voor de in Nederland aanwezige diversiteit?
• Wat is het niveau van duplicatie, zowel binnen als tussen collecties?
• Zijn er mogelijkheden om de efficiëntie van conservering te verbeteren?
• Hoe kan de interesse voor genetische bronnen bij de gebruikersgemeenschap gestimuleerd worden?

Resultaten

• Op basis van DNA-fingerprinting konden 475 van de 695 onderzochte accessies van elkaar worden onderscheiden. Nadere analyse van de data toonde aan dat elke collectie voor ongeveer de helft bestaat uit unieke accessies, dat wil zeggen accessies die niet werden gevonden in de andere onderzochte collecties. Geen enkele individuele collectie bleek dan ook de totale diversiteit goed te vertegenwoordigen. Deze resultaten laten zien dat voor het behoud van de in Nederland aanwezige diversiteit elke collectie een toegevoegde waarde heeft. Dit geeft tevens het belang aan van het netwerk van collecties.
• Op basis van DNA-fingerprinting werden 119 groepen met in totaal 339 accessies gevonden die niet van elkaar konden worden onderscheiden. Dit betekent dat 220 van de 695 onderzochte accessies (=32%) in principe overtollig zijn. Omdat veel duplicatiegroepen bestonden uit materiaal met verschillende namen, worden deze momenteel nader onderzocht op vermoedelijke synoniemen en op identificatie- en documentatiefouten. Het voorkomen van duplicatie bleek zich in mindere mate binnen collecties (33%) en in sterkere mate tussen collecties (67%) af te spelen.
• Gezien de toegevoegde waarde van elk van de collecties en de grootte mate van overlap tussen collecties kan samenwerking tussen collectiehouders de efficiëntie van de conservering van de diversiteit van genetische bronnen van appel aanzienlijk verbeteren. Een eerste stap voor deze samenwerking is het bijeen brengen van de informatie van elk van de afzonderlijke collecties, zodat een beter beeld ontstaat welke accessies zich precies waar bevinden. De Nederlandse appeldatabase is hiervan dan ook een afgeleide. Daarnaast kan een geïntegreerde database collectiehouders zeer behulpzaam zijn bij het identificeren en verifiëren van hun accessies. Opname van DNA-fingerprinting data kan hierbij een grote rol spelen, vooral wanneer in de toekomst meer accessies op DNA-niveau kunnen worden gekarakteriseerd. Aan deze functionaliteit van de database wordt momenteel gewerkt.
• Omdat van de onderzochte microsatellieten bekend is dat ze in het DNA dicht in de buurt van genen voor belangrijke eigenschappen zoals ziekteresistenties, appelzuur en allergieën liggen, is de variatie voor deze microsatellieten mogelijk indicatief voor variatie in deze eigenschappen. Door het vergelijken van de gevonden diversiteit met de variatie die gangbaar is in de veredeling, kan mogelijk potentieel interessant materiaal worden geïdentificeerd voor de gebruikersgemeenschap. Aan deze analyse wordt momenteel gewerkt.