Diepduiken in de genomische diversiteit van (meta)populaties (GA-GENOMICS)

GA-Genomics is één van de veelomvattende transdisciplinaire ‘gecoördineerde acties’ waarbij ILVO een aanzienlijke eigen onderzoeksinvestering doet in een ‘big challenge’ die via ILVO2020 is omschreven. De bedoeling is om een ILVO-breed expertiseplatform (het Genomics Platform) uit te bouwen inzake o.m. Next Generation Sequencing (NGS) technologieën. Deze DNA sequenering technologieën maken het mogelijk om organismen en populaties genetisch te karakteriseren met ongeëvenaarde resolutie, snelheid en compleetheid. Meteen worden meerdere, zeer diverse, relevante populaties gekozen als case studies. Dit zijn bijvoorbeeld populaties van raaigras (i.f.v. veredeling), van ribkwal (i.f.v. de inperking van invasieve soorten), van micro-organismen (i.f.v. bodemoptimalisering of van een meer ecologische voedselvertering van vee), van bacteriën (i.f.v. de biodegradatie van microplastics). De algemene onderzoeksvragen zijn: Wat is de aanwezige genetische diversiteit in populaties? Hoe verandert de diversiteit onder invloed van natuurlijke of artificiële selectie en/of adaptatie? Welke mechanismen spelen hierbij een rol? Hoe kan de genetische diversiteit gestuurd worden om tot betere productiesystemen te komen? Hoe gedragen bacteriële metapopulaties zich als reactie op verschillende omgevingsomstandigheden? Welke interessante eigenschappen bezitten deze populaties?

Met het onderzoeksteam van meer dan 20 onderzoekers en 4 doctorandi bouwen we een technisch platform voor generieke genomics tools uit, waaronder “Next Generation Sequencing” (NGS). De geselecteerde case studies baseren zich op lopend ILVO onderzoek:

1) Design en toetsing van een innovatieve conceptuele aanpak in Engels raaigrasveredeling

2) Analyse van de populatie dynamiek van ribkwal populaties in de Noordzee

3) Effect van bodembehandelingen op het rhizosfeer-microbioom en invloed op de plantgezondheid

4) Karakterisering van het microplastics-microbioom in functie van biodegradatie

5) Effect van voedertechnische ingrepen op het rumen-microbioom van runderen en invloed op methaanemissies

6) Antibioticaresistentieontwikkeling in het darm-microbioom van gespeende biggen

7) High-throughput flexibele GGO-detectie methoden

In de bestudeerde planten- en dierenpopulaties ontwikkelen we methoden om selectie en/of adaptatie drivers te identificeren en op basis hiervan hypotheses op te stellen rond het verband van kandidaatgen(en) en fysiologische processen. Bij bacteriële metapopulaties zoeken we de link tussen geobserveerde taxonomische verschuivingen en omgevingsfactoren of een behandeling. Daarnaast maken we een inventaris van ‘alle’ genfuncties die gecodeerd zijn in het (meta)genoom en onderzoeken daarmee de relevante biologische eigenschappen van een microbiële gemeenschap.

In de sectoren landbouw en visserij is onderzoek naar de eigenschappen en dynamiek van populaties belangrijk voor de ontwikkeling van duurzame productiesystemen. Denk bijvoorbeeld aan plantenveredeling, inperking van invasieve soorten, gemeenschappen van micro-organismen die voor gezondere planten zorgen of voor dieren met een lagere ecologische voetafdruk, of microbiële biodegradatie van polluenten. De inzichten die we via genetische populatiestudies bekomen kunnen leiden tot nieuwe selectie- of beheersmaatregelen om de (meta)populatiesamenstelling te optimaliseren. De opbouw van nieuwe expertise rond het genereren en de data-analyse van NGS data komt het huidig en toekomstig ILVO onderzoek ten goede. Er ontstaat een kritische knowhow inzake Next Generation Sequencing en genoom-schaal DNA analyses. De oprichting van het Genomics Platform maakt dat ILVO een aantrekkelijke partner blijft in domeinen waarin DNA sequeneringstechnologieën reeds geïmplementeerd zijn of zullen worden.