Dyna­misch stuk van petu­nia-DNA ver­ant­woor­de­lijk voor gro­te vari­a­tie in bloem­vorm en bloem­kleur

Petunia’s heb je in vele soor­ten en maten. Mede daar­door zijn het popu­lai­re perk­plan­ten, die in mei en juni in de tuin en op het ter­ras ver­schij­nen. Die vari­a­tie vind je niet alleen bij de petunia’s in de win­kel, ook wil­de petunia’s heb­ben een gro­te vari­a­tie in kleu­ren en vor­men. En dan weet je één ding zeker: al die ver­schil­len­de petunia’s wor­den waar­schijn­lijk besto­ven door even zoveel ver­schil­len­de insec­ten. Het ene insect wordt aan­ge­trok­ken door paar­se bloe­men, het ande­re door wit­te, het ene insect kan een hele smal­le bloem in en het ande­re kan als eni­ge door een hele lan­ge bloem­buis nog nét bij de nec­tar komen.

Een groot inter­na­ti­o­naal team met onder ande­re weten­schap­pers van Wage­nin­gen Uni­ver­si­ty, heeft nu het DNA van twee wil­de petu­nia-soor­ten in kaart gebracht en gepu­bli­ceerd in Natu­re Plants. En wat blijkt: in het stuk DNA met genen, die betrok­ken zijn bij bloem­kleur en bloem­vorm, is veel vari­a­tie tus­sen de twee soor­ten aan­we­zig. Je zou het een ‘hot spot’ van gene­ti­sche diver­si­teit kun­nen noe­men, ande­re delen van het petu­nia-DNA vari­ë­ren veel min­der sterk.
Petunia’s die in de win­kel te koop zijn, zijn over het alge­meen nako­me­lin­gen van een krui­sing tus­sen twee wil­de soor­ten: Petu­nia axil­la­ris en Petu­nia infla­ta. De hybri­de petu­nia werd, heel toe­pas­se­lijk,Petu­nia hybri­da genoemd. Door deze hybri­de­plan­ten ver­der te krui­sen en te selec­te­ren ont­ston­den in de loop van de jaren de vele vari­an­ten. In het DNA van Petu­nia hybri­da wer­den veel meer genen van de wit­tePetu­nia axil­la­ris gevon­den dan van de paar­si­ge Petu­nia infla­ta. De onder­zoe­kers schrij­ven dat dit te maken kan heb­ben met de wit­te bloem­kleur van deze soort. De ande­re bloem­kleu­ren komen waar­schijn­lijk mak­ke­lij­ker naar voren wan­neer je als plan­ten­ver­e­de­laar in je kruisingsprogramma’s rela­tief veel gebruik maakt van de wit­te soort.
Vol­gens de onder­zoe­kers is Petu­nia axil­la­ris via evo­lu­tie ont­staan uit een voor­ou­der die sterk leek op Petu­nia infla­ta. Het axil­la­ris-type ont­stond door­dat de plant via een muta­tie in een gen niet meer in staat was de paar­se kleur­stof­fen te maken. Min of meer tege­lijk werd door evo­lu­tie de geur van de bloe­men veel ster­ker. Zo wer­den de axil­la­ris-plan­ten aan­trek­ke­lijk voor mot­jes, ter­wijl de ‘ori­gi­ne­le’ infla­ta-bloe­men juist door bij­en bezocht wor­den.
Arti­kel in Natu­re Plants
Het arti­kel in Natu­re Plants laat ook zien dat Petu­nia een goed ‘model­sys­teem’ is voor onder­zoek aan plan­ten. Ze groei­en mak­ke­lijk, vor­men snel een nieu­we gene­ra­tie en je kunt een­vou­dig muta­ties maken en zien, bij­voor­beeld in de bloe­men. Ook zit Petu­nia in dezelf­de fami­lie als belang­rij­ke voed­sel­ge­was­sen zoals tomaat en aard­ap­pel: de Solana­ceae. Omdat de plan­ten aan elkaar ver­want zijn, kun­nen onder­zoe­kers en plan­ten­ver­e­de­laars dank­zij het in kaart gebrach­te petu­nia-DNA nog beter onder­zoek doen naar de func­ties van genen in het DNA van tomaat en aard­ap­pel.
Ook toma­ten
Aan de ont­ra­fe­ling van het petu­nia-DNA heb­ben veel ver­schil­len­de groe­pen mee­ge­werkt, elk met hun eigen belang­stel­ling voor petunia’s. Zo heeft de Wage­ning­se groep, de leer­stoel Bio­sys­te­ma­tiek, in het DNA geke­ken naar ‘spo­ren’ van ver­dub­be­ling of ver­drie­vou­di­ging van het gehéle genoom (al het DNA). De onder­zoe­kers von­den inder­daad stuk­ken DNA die daar ken­mer­kend voor zijn. Zo von­den ze spo­ren van de DNA-ver­drie­vou­di­ging die ook in toma­ten is gevon­den en die bekend staat als spe­ci­fiek voor de fami­lie van de nacht­scha­den, de Solana­ceae. Door de DNA stuk­ken in petu­nia te ver­ge­lij­ken met die van tomaat en een plant uit een ande­re fami­lie, kon­den de Wage­ning­se onder­zoe­kers iets zeg­gen over het tijd­stip waar­op de ver­drie­vou­di­ging van het DNA plaats­vond: onge­veer 49 mil­joen jaar gele­den.
MiR­NAs
Samen met de groep Plan­ten­ge­ne­ti­ca van de Rad­boud Uni­ver­si­teit, Nij­me­gen, is geke­ken naar klei­ne RNA’s (microR­NA’s, miR­NA’s) in petu­nia. MiR­NAs zijn betrok­ken bij het stu­ren van de acti­vi­teit van genen, onder ande­re tij­dens de ont­wik­ke­ling van de plant. Er is eerst geke­ken wel­ke miR­NAs in bloem­knop­pen zit­ten en daar­na zijn hun genen in het petu­nia DNA in kaart gebracht. Uit de DNA-bouw­steen­volg­or­des bleek dat Petu­nia axil­la­ris en Petu­nia infla­ta dezelf­de genen voor miR­NAs heb­ben. Deze genen zijn dus al ont­staan vóór­dat van­uit Petu­nia infla­ta de nieu­we­re soort Petu­nia axil­la­ra ont­stond. Genen die in evo­lu­tie­ter­men lang het­zelf­de blij­ven, heb­ben over­een het alge­meen een belang­rij­ke func­tie.