Onderzoekers werken aan het omkeren van genetische erosie en het kweken van veerkrachtige olijfvariëteiten

In het middelpunt van de wereldwijde discussie over het verband tussen duurzame ontwikkeling en klimaatverandering, biodiversiteit wekt meer belangstelling. 

Wat de biodiversiteit van olijven betreft, is er de afgelopen jaren meer aandacht gekomen van exploitanten in de agrovoedingssector en onderzoekers, die zich inzetten om genetische erosie tegen te gaan, en om veerkrachtigere variëteiten te bestuderen en te kweken.

"de olijfboom (Olea europaea abonnement. europaea) is een zeer oude boomsoort met een grote rijkdom aan genetische diversiteit”, zegt Samanta Zelasco, een onderzoeker bij het Centrum voor Olijf-, Fruit- en Citrusgewassen van de Council for Agricultural Research and Agricultural Economics Analysis Research (CREA-OFA) van Rende , in Calabrië.

"Eerst moeten we dat verduidelijken ​'genetische diversiteit' is de wetenschappelijke definitie die in het publieke debat doorgaans wordt vervangen ​'biodiversiteit', voegde ze eraan toe. 

Volgens de laatste officiële berekening uitgevoerd door CREA in 2012 op het tweede rapport van de Voedsel- en Landbouworganisatie van de Verenigde Naties over de staat van plantgenetische hulpbronnen voor voedsel en landbouw, is het kiemplasma van olijven aanwezig in de belangrijkste ex situ collecties in de wereld bedroegen maar liefst 2,629 verschillende variëteiten. 

Italië heeft de grootste genetische diversiteit, met 734 denominaties die zijn opgenomen in het nationale register van fruitplantrassen, dat in 2020 is bijgewerkt door het Italiaanse ministerie van Landbouw.

"Italië heeft een zeer groot aantal variëteiten en de samenstelling van het kiemplasma van de olijven is de grootste en meest gevarieerde ter wereld," zei Zelasco. ​"Omdat het land in het centrum van de Middellandse Zee ligt, heeft het land gedurende millennia verschillende historische gebeurtenissen en volksbewegingen ondergaan die de invoer en uitwisseling van plantaardig materiaal hebben bevorderd, wat heeft bijgedragen aan de verrijking van het rassenerfgoed."

Tegenwoordig wijzen frequente meldingen van zogenaamd nieuwe genotypen op een grote diversiteit aan kiemplasma. Onderzoekers waarschuwen echter dat het precieze aantal variëteiten niet met zekerheid kan worden bepaald vanwege meerdere gevallen van synoniemen en homoniemen.

"We hebben onlangs een diepgaand moleculair onderzoek uitgevoerd van de Italiaanse variëteiten met behulp van een zeer groot aantal markers die bijna het hele genoom beslaan, "zei Zelasco. ​"We hebben de studie nog niet afgerond, maar we kunnen nu al zeggen dat vermoedelijk een groot deel van het genetisch materiaal, misschien wel de helft, wordt vertegenwoordigd door gevallen van synoniemen.” 

"Hetzelfde gebeurt waarschijnlijk in andere landen”, voegde ze eraan toe. ​"Toch heeft Italië een enorm aantal variëteiten, die het resultaat zijn van lokale selecties. In de meeste Italiaanse regio's kunnen we zo'n 30 tot 40 variëteiten vinden, en dan ook een breed kiemplasma, ook op lokaal niveau."

Verschillende lijnen van wetenschappelijk bewijs geven aan dat de domesticatiegebied van de olijfboom is de Levant (dwz het oostelijke Middellandse-Zeegebied dat het huidige Cyprus, Israël, Jordanië, Libanon, Syrië, Palestina en het grootste deel van Turkije omvat), van waaruit het werd verspreid over het Middellandse-Zeebekken. 

De vegetatieve vermeerdering speelde een cruciale rol, en daarom zijn er veel synoniemen te vinden in kiemplasma van olijven – Zelasco geeft het voorbeeld van de Toscaanse variëteit Santa Caterina die hetzelfde moleculaire profiel vertoont als de Spaanse cultivar Gordal Sevillana. Inmiddels heeft de olijfboom zich lokaal gedifferentieerd, waardoor er veel variëteiten ontstaan.

"Wanneer gevallen van synoniemen, namelijk verschillende benamingen van dezelfde cultivar, een rol gaan spelen, kunnen er commerciële problemen zijn," zei Zelasco. ​"Juridische geschillen met betrekking tot de inkoop van tafelolijven en extra vierge olijfolie uit andere geografische locaties dan die voorzien door de productievoorschriften voor beschermde geografische aanduidingen (BGA) en beschermde oorsprongsbenamingen (BOB's) komen steeds vaker voor." 

"Het opnieuw rangschikken van de genomen van de variëteiten die in de specificaties zijn opgenomen, zou kunnen helpen bij het selecteren van cultivarspecifieke markers die de afzonderlijke variëteiten ondubbelzinnig kunnen identificeren en een effectiever genetisch certificeringssysteem kunnen bieden, "voegde ze eraan toe.

In de huidige context, waar onderzoek gericht is op het vinden van oplossingen op het gebied van duurzaamheid, kan een rijke en gevarieerde genenpool ook nuttig worden om genen te trekken voor programma's voor genetische verbetering.

"Een brede biodiversiteit is nuttig voor onderzoekers die nieuwe veredelingsprogramma's willen uitvoeren, "zei Zelasco. ​"De eerste stap is om het gedrag van een ras op agronomisch niveau te begrijpen, om de genen in het DNA te detecteren die bepaalde eigenschappen verbeteren, of beter gezegd de mutaties in de genen die verantwoordelijk zijn voor de verbetering van de agronomische eigenschappen.”

Om de genetische expressie van verschillende variëteiten te observeren, moet hun gedrag in een enkele omgeving worden bestudeerd, vandaar het belang van collecties.

"Het duurt jaren om een ​​variëteit te fenotyperen en te karakteriseren, daar moeten we rekening mee houden ​'op-jaren' en ​'off-years in de alternatieve draagcyclus van de olijfboom, en we hebben robuuste gegevens nodig die minstens over drie of vier jaar worden herhaald, 'zei Zelasco. 

"Aangezien de meeste agronomische kenmerken worden bepaald door de omgeving, moet de rassenvergelijking ook worden uitgebreid naar andere omgevingen die nauwkeurig kunnen worden weergegeven door de collecties met gemeenschappelijke rassen," voegde ze eraan toe. ​"Als de rassenvergelijking eenmaal rond is, kunnen we nagaan welke genen erbij betrokken zijn en welke mutaties verantwoordelijk zijn voor de verbeterende eigenschappen.”

Momenteel worden dergelijke mutaties gebruikt in de innovatieve genomische techniek genaamd genome editing, die deel uitmaakt van de geassisteerde evolutietechnieken, de nieuwste noviteit in de sector. Genoombewerking bestaat uit een punctuele wijziging van het genoom op een specifieke plaats, in tegenstelling tot de traditionele mutagenese die willekeurig werkt.

"De verbeterende mutaties worden geïdentificeerd door middel van een statistische benadering en we dragen het DNA niet over, maar we identificeren de sequenties en geven instructies aan een enzymatisch complex dat in staat is om de mutatie te reproduceren, "zei Zelasco. 

"Dit is een duidelijk voorbeeld van het vergroten van de genetische diversiteit van de olijfboom”, voegde ze eraan toe. ​"We identificeren namelijk de verbeterende eigenschappen en reproduceren deze in het te verbeteren ras zonder de genetische achtergrond te veranderen.”

Om een ​​concreet voorbeeld te geven: Carolea, de meest verspreide variëteit in Calabrië, is een van de cultivars die door CREA-onderzoekers is bestudeerd vanwege zijn gevoeligheid voor Spilocaea oleaginea, die de pauwvlekziekte veroorzaakt, een potentieel significant fytosanitair probleem.

"Onlangs hebben we de gevoeligheid voor gefenotypeerd Spilocaea oleaginea van minstens 150 variëteiten in onze collectie, en daarom zullen we binnenkort de verbeterende mutaties kunnen identificeren door het genotype aan het fenotype te relateren, "zei Zelasco. 

"De genen die verantwoordelijk zijn voor de reactie van de plant op de ziekteverwekker zijn onlangs ook geïdentificeerd door de onderzoeksgroep van de Universiteit van Palermo,” voegde ze eraan toe. ​"Dan kunnen we de komende jaren waarschijnlijk de verbeterende mutatie in dit ras reproduceren via de techniek van genome editing en zo een verbeterde Carolea hebben die pauwenvlek tolereert.”

Gezien de vermindering van fytosanitaire behandelingen met planten die minder vatbaar zijn voor bepaalde ziekten, maakt onderzoek naar innovatieve genomische technieken de weg vrij voor de selectie van meer planten geschikt voor nieuwe klimaatscenario's.

Ten slotte maakt de studie van kiemplasma het mogelijk rassen herontdekken die opzij waren gezet en die eigenschappen hebben die in de huidige context van pas kunnen komen. 

"Ik kan het voorbeeld geven van een verwaarloosde Apulische variëteit genaamd Toscanina, die een zeer hoog gehalte aan oliezuur en fenolische verbindingen en gaat vroeg in productie terwijl het behoorlijk productief is met een matige afwisseling, "zei Zelasco. 

"Daar zijn we nu mee aan het testen tolerantie voor waterstress en biotische stress, 'voegde ze eraan toe. ​"Dit soort informatie ontbreekt nog, aangezien deze aspecten recentelijk een prioriteit zijn geworden voor de wetenschappelijke wereld.”

Op het moment van schrijven zijn er vijf nieuwe aanwinsten klaar om te worden opgenomen in de CREA-collectie in Mirto Crosia, gelegen aan de Ionische kust van Calabrië, in de provincie Cosenza. De aanwinsten zijn genetisch gekarakteriseerd en hebben unieke moleculaire profielen.

"Dit zijn nog niet-gepubliceerde toetredingen, dus potentiële nieuwe rassen, die nog geen gedefinieerde naam hebben," zei Zelasco. 

Ze specificeerde dat ze waren gevonden in Calabrië en andere Italiaanse regio's, en dat sommige afkomstig zijn van worteluitlopers van eeuwenoude, monumentale planten, waaronder een van de onderstam van de Olivone van Fibbianello in Semproniano, Toscane.

"Monumentale olijfbomen zijn een interessant studieobject om de fylogenese van de soort te begrijpen, "zei Zelasco. ​"Een zeer grondige genomische analyse stelt ons in staat om te begrijpen hoe de soort zich heeft ontwikkeld van de domesticatiefase tot nu toe.”

"Een huidige trend is inderdaad om collecties van wilde planten te creëren, en een nieuwe collectie van deze soort is onlangs in Kroatië gecreëerd, "voegde ze eraan toe. ​"We moeten bedenken dat materiaal van wilde olijven een reservoir is van nieuwe genen die erg nuttig zijn voor een fokprogramma, vooral voor het identificeren van meer veerkrachtige agronomische kenmerken."