Vergeten tarwesoorten maken teelt robuuster in vijandig klimaat

Onderzoek door het International Maize and Wheat Improvement Centre in Mexico onthult dat wilde verwanten tot een revolutie kunnen leiden in de tarweveredeling, met nieuwe variëteiten die bestand zijn tegen de impact van de klimaatverandering, zoals hittegolven, droogte, overstromingen en plagen.

Verwante, wild gebleven tarwesoorten staan immers al miljoenen jaren bloot aan omgevingsstress en hebben genetische eigenschappen die moderne variëteiten missen. Als je die eigenschappen inbouwt in conventionele variëteiten, wordt tarweteelt in steeds vijandigere klimaten mogelijk, suggereert het onderzoek dat maandag verscheen in Wiley Global Change Biology.

155 genenbanken

Het gebruik van zogenaamde plantgenetische bronnen helpt tegen verschillende ziekten zoals tarweroest en biedt bescherming tegen ziekten die over soortgrenzen heen springen, zoals tarwegriep. Het levert variëteiten op met een hoog gehalte aan voedingsstoffen en eigenschappen die voor klimaatbestendigheid zorgen.

Veelbelovend is de ontdekking van enkele experimentele tarwerassen met wilde eigenschappen die tot 20 procent meer groei vertonen onder hitte- en droogteomstandigheden.

Het onderzoek wijst op een enorm, grotendeels onaangeroerd reservoir van bijna 800.000 tarwezaadmonsters die opgeslagen liggen in 155 genenbanken over de hele wereld. Ze bevatten wilde variëteiten en oude, door boeren ontwikkelde variëteiten die verschillende milieuschokken gedurende duizenden jaren hebben doorstaan. Slechts een fractie van deze genetische diversiteit is gebruikt in de moderne veredeling van gewassen.

Volgens co-auteur Mathew Reynolds kan dat inzicht grote gevolgen hebben voor de voedselzekerheid, vooral in de Afrikaanse regio ten zuiden van de Sahara, waar bevolkingsgroepen kampen met de grootste voedselonzekerheid ter wereld.

Minder stikstof

Uit de onderzoeksresultaten blijkt dat er aanzienlijke milieuvoordelen zijn gerealiseerd dankzij verschillende wetenschappelijke inspanningen die met succes wilde genen hebben geïntegreerd in moderne soorten.

‘We bevinden ons op een kritiek punt’, verklaart Reynolds. ‘Onze huidige veredelingsstrategieën hebben ons goed gediend, maar ze moeten nu de complexere uitdagingen van de klimaatverandering aanpakken.’

Veelbelovend is de ontdekking van enkele experimentele tarwerassen met wilde eigenschappen die tot 20 procent meer groei vertonen onder hitte- en droogteomstandigheden. Daarnaast is er de ontwikkeling van het eerste gewas ooit dat is gekweekt om te communiceren met bodemmicroben, waardoor planten stikstof efficiënter kunnen gebruiken.

‘Het gebruik van wilde verwanten, landrassen en geïsoleerde genenpools heeft al een aanzienlijke invloed gehad op de tarwekweek om weerstand te bieden tegen biotische en abiotische stress en tegelijkertijd de voedingswaarde, kwaliteit voor de consument en graanopbrengst te verhogen’, aldus het rapport.

Kleine groep elitegewassen

Zonder het gebruik van plantgenetische bronnen om ziekteresistentie af te leiden, zou het gebruik van schimmelwerende middelen makkelijk verdubbeld zijn. Geschat wordt dat in de tarweteelt een miljard liter aan dergelijke fungiciden is vermeden, waardoor boeren miljarden besparen op de aankoop en toepassing van chemicaliën.

De auteurs merken op dat naarmate het weer extremer wordt, de genenpools voor gewasveredeling verder verrijkt moeten worden met nieuwe adaptieve eigenschappen afkomstig van plantgenetische bronnen om de grillen van de klimaatverandering te overleven.

Denk aan hardnekkige ziekten die de tarweteelt in de tropen hebben geteisterd, zoals Ug99, een verwoestende schimmelziekte die hele oogsten kan vernielen in Afrika en delen van het Midden-Oosten.

‘De moderne veredeling van gewassen heeft zich grotendeels gericht op een relatief kleine groep van topatleten - elitegewasvariëteiten die al goed presteren en die bekende, voorspelbare genetica hebben’, zegt hij.

De genetische diversiteit van wilde tarwe-verwanten aan de andere kant, biedt complexe klimaatbestendige eigenschappen die moeilijker te gebruiken zijn omdat het langer duurt, meer kost en riskanter is dan de traditionele veredelingsmethoden die gebruikt worden voor eliterassen.

Satellietbeelden

‘We kunnen tegenwoordig snel genetische diversiteit onderzoeken die voorheen ontoegankelijk was voor veredelaars’, legt Benjamin Kilian uit, co-auteur van het onderzoek en coördinator van het BOLD-project van de non-profitorganisatie Crop Trust, die wereldwijd het behoud en gebruik van gewasdiversiteit ondersteunt.

Tot de hulpmiddelen behoren gensequencing, grote data-analyse en remote sensing, onder andere met satellietbeelden. Dat laatste stelt onderzoekers in staat om regelmatig eigenschappen zoals de groeisnelheid van planten of ziekteresistentie te monitoren op een onbeperkt aantal locaties wereldwijd.

Hoewel het verzamelen en opslaan van plantgenetische bronnen sinds het begin van de vorige eeuw een belangrijke rol heeft gespeeld, vooral in het kweken van ziekteresistente plantenvariëteiten, concludeert het onderzoek dat er nog een enorm potentieel onbenut blijft - niet alleen voor tarwe, maar ook voor andere gewassen.