De code van ons brood is gekraakt
Broodtarwe is een van de belangrijkste voedingsgewassen. Met het kraken van de genetische code ervan gaat de landbouw een nieuwe fase in.
Na dertien jaar van monnikenwerk is het complexe genoom van broodtarwe in kaart gebracht. Dat belooft een gerichtere en efficiëntere veredeling van ’s werelds meest verbouwde gewas, dat het basisvoedsel is van een derde van alle mensen op aarde. Verhoging van de oogstopbrengst wordt door velen als noodzaak gezien om een in omvang en welvaart groeiende wereldbevolking te kunnen blijven voeden.
‘We hebben nu als het ware een Google Maps van tarwe’, zegt biochemicus en medecoördinator van het afleeswerk Rudi Appels van de Murdoch University in Perth. ‘Met deze kaart kun je in andere tarwerassen makkelijker gewenste genen opsporen.’ De resultaten zijn simultaan gepubliceerd in drie tijdschriften: Science, Science Advances en Genome Biology.
Het genoom van broodtarwe (Triticum aestivum) telt ruim 15 miljard letters, vijf keer meer dan dat van de mens. Het is zo complex omdat tarwe een samensmelting is van drie grassoorten. Het gewas heeft zijn chromosomen, 7 stuks, niet in het normale tweevoud, maar in zesvoud (42 chromosomen dus). Bovendien bestaat de tekst voor 85 procent uit eindeloze herhalingen. Dat maakt het voor genetici erg lastig om stukken DNA in precies de goede volgorde achter elkaar te puzzelen. Dat is nodig, omdat de afleesmachines nu eenmaal slechts stukken van beperkte lengte kunnen verwerken en het DNA dus eerst verknipt moet worden.
Dat het nu toch is gelukt, komt volgens Appels door verbeterde technologie. In 2004 ontwikkelden Tsjechische wetenschappers een techniek om chromosomen te selecteren. Eén grote puzzel kon zo opgesplitst worden in aparte puzzels. ‘De Japanners deden chromosoom 16, de Duitsers 6, de Russen een stuk van 5, ik deed een stuk van 7’, zegt Appels aan de telefoon.
Geheim algoritme
Toen het consortium van onderzoekers zijn tarwekartering begon, in 2005, werd het als een bijna onmogelijke opgave gezien. ‘Maar ik kon niet accepteren dat er van rijst en maïs wel een genoom lag, en van tarwe niet’, zegt Appels. Drie jaar geleden was er een doorbraak toen een Israëlisch bedrijf, NRGene, een nieuw algoritme ontwikkelde om stukken DNA in de juiste volgorde aan elkaar te leggen. ‘Het lijkt magie. We weten nog steeds niet precies hoe dat algoritme werkt – het is bedrijfsgeheim – maar het heeft ons werk wel versneld.’
Het ras waarvan nu het genoom – voor 94 procent – in kaart is gebracht, Chinese Spring, wordt in de praktijk weinig toegepast. Het dient vooral als model. ‘Vandaaruit kun je interessante genen in andere rassen en wilde tarwesoorten opsporen’, zegt veredelaar Hein de Jong van het Franse bedrijf Limagrain. Die genen kun je dan in bestaande rassen inkruisen.
Hoewel nieuwe rassen op proefvelden, onder ideale omstandigheden, hogere opbrengsten geven, komt dat er in de praktijk niet altijd uit. In Europa stagneert de tarweopbrengst al zeker tien jaar – hoewel die met circa 8 à 9 ton per hectare tot de hoogste ter wereld behoort (Australië zit op zo’n 2 ton). Oorzaken worden gezocht in onder meer klimaatopwarming, een afnemend gebruik van kunstmest, en schaalvergroting. Vroeger kende een boer elk perceeltje op zijn duim; grotere percelen zijn moeilijker te monitoren.