< Terug naar vorige pagina

Project

Het bepalen van de conservatiestatus van genetische bronnen van wilde bananen aan de hand van populatiegenetica en het modelleren van soortenverspreidingen

Wilde planten verwant aan landbouwgewassen hebben vaak een hoge diversiteit in allelen in vergelijking met het gewas waaraan ze gerelateerd zijn. Hierdoor vormen ze een belangrijke bron voor de verbetering van agronomische kenmerken zoals opbrengst of een hogere resistentie tegen zowel biotische als abiotische factoren. De achteruitgang van genetische diversiteit door de toenemende druk van de mens bedreigt nu het voortbestaan van vele van deze verwanten. Er is een groeiende erkenning van hun belang en er worden meer maatregelen genomen om hun diversiteit te beschermen. In-situ conservatie houdt onder meer in dat het natuurlijke habitat van een soort beschermd wordt en heeft als voordeel dat de soort nog steeds blootgesteld is aan natuurlijke selectie en nieuwe genetische variatie toestaat. Conservatie ex-situ houdt conservatie in van accessies op lange termijn in gespecialiseerde instituten als botanische tuinen, zaadbanken, in-vitro genenbanken en cryogene tanken, wat bovendien verspreiding van levend genetisch materiaal aan wetenschappers, boeren en plantentelers eenvoudiger maakt. Ondanks deze toenemende inspanningen, zijn wilde verwanten van vele gewassen nog ondervertegenwoordigd in deze instituten. Vaak zijn er slechts enkele accessies beschikbaar en vertegenwoordigen ze slechts een deel van het verspreidingsgebied en een fractie van hun totale genetische diversiteit. Efficiënter verzamelen, conserveren en gebruik van wilde verwanten vereist echter kennis over wat er momenteel nog ontbreekt in bestaande collecties. Helaas zijn de beschikbare data over accessies in deze instituten vaak gelimiteerd, wat de identificatie van gaten in het conservatiebeleid moeilijk maakt.

Bananen (Musaceae), inclusief bakbananen, zijn het belangrijkste fruit in de wereld en naast mais, rijst, en tarwe behoren ze tot een van de belangrijkste gewassen. Terwijl er meer dan 1200 bananenvariëteiten bestaan zijn deze afkomstige van een hele kleine genenpoel, wat ze zeer vatbaar maakt aan biotische en abiotische plagen en ziektes. Ondanks dat er veel genetisch materiaal beschikbaar is van deze variëteiten in genenbanken, zijn wilde bananensoorten ondervertegenwoordigd en vaak zijn slechts één of enkele accessies aanwezig. Doordat het geschikte habitat en de genetische diversiteit in het wild mogelijks afneemt door de invloed van de mens en omdat er nood is aan levend materiaal voor plantenteelt, is bijkomende conservatie essentieel. Om efficiënt inzamelen en bewaren haalbaar te maken moeten we weten wat er reeds beschikbaar is in genenbanken en waar we nieuwe diversiteit kunnen vinden en inzamelen. Dit is vooral belangrijk voor Musa acuminata en M. balbisiana, gezien deze twee wilde soorten de genetische basis vormen van bijna alle bestaande bananencultivars in de wereld. In dit werk voorzien we een basis voor een meer efficiënte, doelgerichte inzameling en conservatie van wilde verwanten van bananen, met een focus op Musa balbisiana. Dit deden we op drie verschillende niveaus. Eerst keken we naar alle wilde soorten, over heel hun verspreidingsgebied. Aan de hand van modellen die de soortenverspreiding weergeven en criteria voor de rode lijst van de internationale unie voor natuurbescherming (IUCN) bepaalden we welk habitat mogelijks geschikt is voor elke soort, hun huidige conservatiestatus en hun risico op extinctie. We toonden aan dat regenwouden van noordelijk Indo-Burma geschikt zijn voor de meeste wilde bananensoorten en dat bijna alle wilde bananen tot op het heden niet voldoende geconserveerd zijn, zowel in- als ex-situ, maar vooral ex-situ.

Ten tweede zamelden we bladmateriaal en zaden in van M. balbisiana populaties van Vietnam en genotypeerde ze met 18 microsatelliet merkers. We bepaalden voor de eerste keer de genetische variatie binnen en tussen populaties in Vietnam en vergeleken deze met de variatie aanwezig in populaties van China. Hiernaast keken we naar de genetische structuur van populaties over een geografische gradiënt. Chinese populaties, populaties in Centraal Vietnam, en de populaties in het Noorden van Vietnam ten Westen van de Hoang Lien Son bergketen hadden relatief gezien een hoge genetische variatie. De meeste variatie vonden we in de populaties van Centraal Vietnam, die ook het meest aantal unieke allelen vertoonden. Populaties in het Zuiden en in de nabijheid van de Rode Rivier hadden dan weer een lage genetische variatie. We stellen dat populaties uit het Zuiden daar niet van afkomstig zijn en dat extra conservatiemaatregelen zich best richten op populaties van Centraal Vietnam en ten Westen van de bergketen in het Noorden.

Ten derde bepaalden we in hoeverre de genetische diversiteit van M. balbisiana reeds geconserveerd wordt ex-situ in het International Musa Germplasm Transit Center (ITC) en duidden we gebieden aan in Zuidoost Azië waar meer materiaal moet ingezameld worden. Hiervoor vroegen we alle beschikbare accessies van M. balbisiana op bij het ITC. Deze werden genetisch gescreend en vergeleken met de meer recent ingezamelde stalen van China, Vietnam, en Papoea-Nieuw-Guinea. Aan de hand van analyses in verband met de populatiestructuur werd duidelijk dat slechts één ITC accessie gegroepeerd zat bij wilde M. balbisiana populaties en dat alle andere ITC accessies werden toegewezen aan een andere cluster. Veel ITC accessies afkomstig van verscheidene landen waren genetisch nagenoeg identiek aan elkaar en ook aan stalen afkomstig van tuinen in Vietnam, wat doet twijfelen aan hun wilde afkomst. De meeste ITC accessies waren genetisch verschillend van stalen afkomstig van wilde populaties. Dit toont enerzijds aan dat ze een waardevolle bron zijn van unieke genetische variatie van M. balbisiana, maar anderzijds dat meer levend materiaal ingezameld moet worden van populaties uit het natuurlijk verspreidingsgebied, met in het bijzonder Noordoost India, Myanmar, China en de Filipijnen. Onvoldoende gegevens van accessies afkomstig van verschillende landen maakten het moeilijk om genetische informatie in verband te brengen met enige vorm van cultivatie en te bepalen of M. balbisiana van nature voorkomt in de Filipijnen of niet.

Datum:19 mrt 2018 →  17 jan 2023
Trefwoorden:Population Genetics, Conservation Biology, Crop Wild Relatives, Phylogeography, Stress response
Disciplines:Algemene biologie, Plantenbiologie, Productie van landbouwgewassen, Tuinbouwproductie, Biochemie en metabolisme, Systeembiologie, Medische biochemie en metabolisme
Project type:PhD project