Wetenschappers van het Nationaal Biologisch Instituut (NIB) in Ljubljana, Slovenië, hebben in samenwerking met internationale partners een baanbrekend genomisch metaboolmodel voor aardappelen ontwikkeld, genaamd potato-GEM. Dit model, dat het gehele bekende secundaire metabolisme van de aardappel omvat, is ontworpen om de ontwikkeling van aardappelrassen te ondersteunen die beter bestand zijn tegen plagen en klimaatverandering, en die hogere opbrengsten kunnen realiseren.
De aardappel is een van de meest vitale gewassen ter wereld, maar wordt geconfronteerd met aanzienlijke uitdagingen. Jaarlijkse verliezen als gevolg van virale infecties en herbivore aanvallen, met name door de Coloradokever, kunnen oplopen tot wel 80 procent van de oogst. Deze verliezen benadrukken de dringende noodzaak om de weerbaarheid van gewassen tegen zowel biologische als abiotische stressfactoren te verbeteren, terwijl de hoge opbrengst en kwaliteit behouden blijven.
Het potato-GEM model stelt onderzoekers in staat om de complexe balans tussen groei en afweer in plantenmetabolisme te bestuderen. Wanneer aardappelplanten worden blootgesteld aan stress, vertragen ze hun groei om metabolische middelen te conserveren voor de productie van afweerstoffen. Dit staat in contrast met snelle groei, wat de plant kwetsbaarder kan maken voor plagen en ziekten. Jan Zrimec, onderzoeker aan het NIB, benadrukt dat de reconstructie van het metabolisme, potato-GEM, het gehele bekende secundaire metabolisme van dit belangrijke gewas in kaart brengt.
Kristina Gruden, hoofd van de onderzoeksgroep aan het NIB, voegt toe dat een dieper begrip van de moleculaire mechanismen achter de stressreacties van planten kan leiden tot verbeterde veredelingsstrategieën. Dit helpt bij het ontwerpen van aardappelrassen met een verhoogde stressbestendigheid, hogere opbrengsten en betere kwaliteit. Het onderzoek is gepubliceerd in het prestigieuze tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America.
De methodologie en de principes van het modelleren die hier zijn toegepast, zijn ook aanpasbaar voor andere belangrijke gewassen. Dit schept een precedent voor de systemische biologie van gewassen en maakt een verschuiving naar voorspellende landbouw mogelijk. Met de groeiende wereldbevolking en de veranderende milieuomstandigheden is het cruciaal om de voedselzekerheid te waarborgen. Innovaties zoals potato-GEM bieden hoop voor een duurzamere en productievere toekomst van de landbouw.