Gerichte ontwikkeling van hybride rassen van industriële cichorei (CICHOREIHAPLOIDEN)

F1-hybriden bij landbouwgewassen zijn de nakomelingen van gekruiste inteeltlijnen. In cichorei kan hun ontwikkeling zorgen voor een ongeveer 20% hogere productie van inuline in de wortels. (Dat is belangrijk want voedingsbedrijven gebruiken inuline, een keten van fructosemoleculen,  als prebiotische voedingsvezel in o.a. zuivel- en bakkerijproducten.  Inuline stimuleert de groei van gunstige darmbacteriën. En het product wordt ook gebruikt als vetvervanger of zelfs als ingrediënt in de cosmetische sector.) Dit onderzoek richt zich op 2 voorwaarden om F1-hybriden in cichorei te maken: de snelle productie van homo zygote ouderplanten enerzijds en de stabiliteit van cytoplasmatische mannelijke steriliteit (CMS) anderzijds.  Hoe kunnen we homozygote ouderplanten induceren? Welke technieken zijn hiervoor het meest aangewezen en kunnen we hun efficiëntie beïnvloeden? Hoe zit het met de stabiliteit van cytoplasmatische mannelijke steriliteit in cichorei? Kan deze steriliteit al dan niet tijdelijk opgeheven worden onder invloed van omgevingsfactoren, zoals een hoge temperatuur? 

Voor de inductie van homozygoten testen we 2 verschillende technieken. Een eerste techniek omvat de cultuur van microsporen. We pogen deze cellen, die slechts de helft van het aantal chromosomen van een gewone cel bevatten (haploïden) in vitro te regenereren. We evalueren daarbij de volgende parameters: ontwikkelingsstadium van de microspore, mediumsamenstelling, en genotype van de ouderplant. De tweede techniek is het uitvoeren van soortkruisingen met verwante Asteraceae soorten, gevolgd door in vitro embryo rescue van het onrijpe embryo en verdere regeneratie. Ook hier zijn mediumsamenstelling en de gebruikte genotypes van groot belang. De stabiliteit van CMS onderzoeken we door CMS planten gecontroleerd bloot te stellen aan hoge temperaturen, en het effect op de fertiliteit te kwantificeren. Via RNA analyse en microscopische coupes wordt de ontwikkeling van bloemknoppen van CMS en van wild-type planten vergeleken.

Aan het einde van dit project hebben de onderzoekers duidelijkheid over wat wel en wat niet is gelukt: Haploïde cichoreiplanten zijn succesvol geïnduceerd na bestuiving met een verwante Asteraceae soort, en nadien zijn hun chromosomen succesvol verdubbeld. Andere klassieke in vitro technieken (ovulen-, antheren- en microsporencultuur) waren niet succesvol. Qua mannelijke steriliteit: 14 dagen na een temperatuursschock vormden diverse CMS lijnen toch fertiel pollen. De expressie van de meeste genen is gelijkaardig in CMS- en WTbloemknoppen, maar toch werden enkele opvallende verschillen gevonden. Dit werd gelinkt aan de duidelijk afwijkende bloemknopontwikkeling die te zien was in de microscopische coupes van CMS planten. 

De relevantie van deze resultaten voor de cichorei-nichesector is groot. België is het grootste cichoreiverbouwend en -verwerkend land ter wereld. De beschreven veredelingstechnieken bieden perspectief op een aanzienlijke verbetering van het gewas, met name op hogere inulinegehaltes.