Introductie van cytoplasmatische mannelijk steriliteit (CMS) bij groentegewassen (Liliaceae en Apiaceae) (GROENTENCMS)

Kan de techniek van cytoplasmatische mannelijke steriliteit (CMS) succesvol geïntegreerd worden in de ontwikkeling van nieuwe cultivars in modelgewassen selder (fam. Apiaceae) en prei (fam. Liliaceae), met name voor de productie van F1 hybriden?  In beide groenten wordt nu al voor een deel gewerkt met hybride zaden, maar CMS-introductie bestaat nog niet. Voor de veredelaars en telers kan deze techniek op termijn een stap vooruit betekenen om gemakkelijker meer bestendige en uniforme rassen te ontwikkelen. Om de bewuste planten met cytoplasmatische mannelijke steriliteit te bekomen moet een asymmetrische fusie van protoplasten (cellen zonder celwand) kunnen plaatsvinden. De concrete onderzoeksvragen zijn dus: Kunnen we deze techniek toepassen bij twee belangrijke groentenfamilies, nl. Apiaceae en Liliaceae? Is het mogelijk protoplasten van minstens één van de modelgewassen te regenereren? Valt dit te combineren met hetzij chemische hetzij elektrische fusie met een donorprotoplast (na kernDNA fragmentatie), en kunnen we een efficiënte screeningstechniek voor eventuele fusieproducten ontwerpen?

Eerst onderzoeken we de regeneratiecapaciteit van protoplasten van selder en prei. We evalueren het effect van verschillende cultuurmethodes, genotypen, types uitgangsmateriaal en mediumsamenstellingen. Na dit vooronderzoek focussen we op één van beide families voor het eigenlijke onderzoek naar asymmetrische hybridisatie, tenzij het regeneratievermogen van beide modelgewassen als voldoende hoog wordt ingeschat om ze beide verder te gebruiken. Fragmentatie van donor- en acceptorprotoplasten-DNA optimaliseren we respectievelijk m.b.v. UV-bestraling en chemicaliën. Daarna testen we de nodige parameters voor de eigenlijke fusie, afhankelijk van de meest efficiënte methode, en voeren we de asymmetrische fusies uit. Tenslotte gaan we de aanwezigheid van CMS in de regeneranten na met fenotypische en genotypische merkers.

De onderzoekers zijn erin geslaagd om protoplasten van zowel groene selder, witte selder als knolselder te regenereren. Voor prei is de regeneratie niet gelukt. Er is verder gefocust op selder. De morfologische effecten van protoplastregeneratie zijn geëvalueerd. Daarnaast zijn ook protocols voor fragmentatie (bestraling, chemicaliën) en fusie uitgewerkt. Er is een moleculaire techniek ontwikkeld die toelaat het hybride karakter van een fusieproduct aan te tonen. De relevantie van deze resultaten is belangrijk in een gespecialiseerde markt: regeneratie van selderprotoplasten kan worden gevaloriseerd in andere onderzoeksprojecten (bvb gebruik van CRISPR in selder) of om innovatie in het bestaande commerciële assortiment te introduceren. De ontwikkelde technologie maakt het voortaan mogelijk om op grotere schaal fusieproducten te maken om het potentieel van protoplastfusie voor CMS introductie te screenen.