’n Genetiese paspoort vir Suid-Afrikaanse aartappels
Estimated reading time: 6 minutes
Een van die belangrikste kriteria wat die totale aartappelverbouingswaardeketting beïnvloed, is of die plantmateriaal werklik die aangewese kultivar is, al dan nie. In sekere groeistadia is dit moeilik om een kultivar van ’n ander te onderskei.
Omdat plantmateriaal tussen aanplantings en plase beweeg, bestaan die moontlikheid dat dit vermeng kan word, wat veroorsaak dat die identiteit daarvan in twyfel getrek word.
’n Genetiese verwysingsbron
Die Suid-Afrikaanse aartappel-deoksiribonukleïensuur (DNS)-verwysingsversameling is vir hierdie rede by Plantovita op die been gebring, terwyl die gekoppelde DNS-vingerafdrukdatabasis deur CenGen ontwikkel is. Hierdie versameling en databasis sal as ’n genetiese verwysingsbron vir die bedryf dien.
Die ontwikkeling van die databasis is deur CenGen (Edms) Bpk in samewerking met Plantovita uitgevoer, met befondsing van Aartappels SA. CenGen is ’n laboratorium in Worcester wat spesialiseer in die navorsing oor en toepassing van genetiese ontledings vir plante.
Die vingerafdrukdatabasis bevat tans data van 182 klone wat 85 kultivars verteenwoordig. Hierdie omvangryke databasis bied aan die bedryf ’n aansienlike genetiese verwysingsbron waarop toekomstige identifikasie- en verifiëringswerk kan voortbou. Die klone is afkomstig uit die bedryf se verwysingsversameling by Plantovita, van waar sommige plantmateriaal na CenGen gestuur is om DNS te ekstraheer en ’n volledige DNS-vingerafdrukdatabasis daar te stel.
Wanneer twee kultivars nie verwant is nie, sal hul DNS-vingerafdrukke verskil. Aspekte soos siekteweerstand, blomkleur, wasagtigheid, styselinhoud en kleur, word grootliks deur die kultivar se DNS-samestelling bepaal.
DNS bestaan uit ’n spesifieke kombinasie van die basispare – A, T, G en C – wat aan ’n kultivar sy unieke eienskappe gee. Die merkers wat gebruik word om die DNS-vingerafdruk saam te stel, is nie aan enige van die voorafgenoemde eienskappe gekoppel nie; dit word slegs gebruik om kultivars van mekaar te onderskei.
Die goue standaard
Wanneer twee kultivars vergelyk word, is dit nie altyd kostedoeltreffend om na al die basispare (die hele genoom) te kyk nie. CenGen gebruik kortvolgorde herhalings- of short sequence repeat (SSR)-merkers wat kyk na klein gedeeltes in die genoom waar basispaarvariasie verwag word. Dié merkers word as die goue standaard vir DNS-vingerafdruk evaluerings beskou.
Twaalf gepubliseerde SSR-merkers wat deur die Scottish Crop Research Institute gebruik word, is gekies om die aartappel-indienings te genotipeer. Die merkers is by CenGen geoptimaliseer en getoets, waar analises op ’n outomatiese fragmentanaliseerder, of DNS-volgordebepaler, gedoen is. Variasie word in ’n basispaar se patroonherhalings (Figuur 2) gesien.
Die patroon is regdeur die genoom versprei, soos die CG-herhaling in Figuur 2. Die aantal herhalings kan tussen kultivars verskil. Hierdie herhalingspatroon word gemeet en ’n alleel-call genoem, wat visueel geëvalueer word. Die totale DNS-vingerafdruk word saamgestel uit die kombinasie van alleel-calls van die hele merkerstel regoor die genoom van ’n kloon.
Deur na 12 verskillende areas in die genoom te kyk, is daar talle moontlike alleelprofielkombinasies wat kollektief elke monster se DNS-vingerafdruk verteenwoordig (Figuur 3). Indien die vingerafdrukke van twee plante verskil, kan met sekerheid bevestig word dat dit verskillende kultivars is. Danksy hierdie projek is daar nou ’n DNS-vingerafdruk vir elk van die deelnemende kultivars beskikbaar. Hierdie data kan gebruik word om die DNS-vingerafdruk van ander plantmateriaal te vergelyk.
Genetiese ooreenkomste
Die ontledings het ook getoon hoe geneties soortgelyk sekere kultivars kan wees. Die kultivars Innovator en Monica Russet kon byvoorbeeld nie met die SSR-merkerpaneel van mekaar onderskei word nie. Dit stem ooreen met die oorsprong van Monica Russet as ’n natuurlike variant van Innovator.
’n Variant kan ontstaan uit ’n enkele basispaarmutasie vanuit die moedermateriaal, wat die variant en die bron geneties bykans identies maak. Verdere navorsing is nodig om ’n merker te ontwikkel wat tussen hierdie twee kan onderskei. Die getoetste merkerstel kon wel tussen die res van die ingediende kultivars onderskei.
As deel van die projek is die toets verder verfyn om toekomstige DNS-analises meer kostedoeltreffend te maak. ’n Verminderde stel van vyf merkers kan nou vir roetine-verifikasie gebruik word, sonder om in te boet op die vermoë om tussen kultivars te onderskei. Die volledige stel van 12 merkers sal steeds gebruik word om nuwe toevoegings tot die DNS-verwysingsversameling te genotipeer.
Voordele vir die bedryf
Die DNS-verwysingsversameling het verskeie voordele vir die aartappelbedryf in Suid-Afrika. Eerstens bied dit ’n betroubare genetiese verwysingsbron waarteen plantmateriaal vergelyk kan word.
Soos die bedryf groei en plantmateriaal oor verskeie streke versprei word, raak die sekerheid oor die identiteit van kultivars al hoe belangriker. Dit ondersteun aartappelprodusente, verwerkers en saadhuise wat almal op die genetiese integriteit van die kultivars waarmee hulle werk, staatmaak. Die DNS-vingerafdruk van elke kultivar maak die inligting van die materiaal in die verwysingsversameling volledig en waardevol.
DNS-analise kan in verskeie praktiese situasies gebruik word. Voordat plantmateriaal geplant word, kan monsters getoets word om te bevestig dat dit wel die kultivar is wat aangekoop is.
Waar kultivarvermenging moontlik tydens vermeerdering, opberging, sortering of vervoer plaasgevind het, kan DNS-analise die identiteit van die materiaal bevestig.
Hierdie tipe verifikasie kan objektiewe antwoorde bied in situasies waar visuele veldinspeksie-identifikasie nie tussen kultivars kan onderskei nie. Hoe groter en meer omvattend die verwysingsversameling, hoe meer waardevol en bruikbaar is hierdie tegniek.
Prosedures en praktiese reëlings
Wanneer nuwe variëteite of klone ingevoer, hernu of hervestig word, tree die eienaar of agent van die kultivar met die Aartappelsertifiseringsdiens (ASD) wat die monsterneming hanteer in verbinding. Dit word deur die Suid-Afrikaanse Aartappelmoersertifiseringskema (die Skema) vereis.
Materiaal word in die DNS-verwysingsversameling opgeneem nadat alle verpligte patogeentoetsing afgehandel is. Indien materiaal nie ná invoer in die Skema opgeneem word nie, moet dit met plasing op die variëteitslys, of ná drie jaar se aanplanting, vir toetsing by ASD ingedien word.
Indien ’n kliënt van die DNS-vingerafdrukdiens gebruik wil maak, kan hulle óf deur ASD werk óf CenGen direk kontak. Wanneer ’n kliënt gesertifiseerde materiaal wil laat toets, sal ASD in kennis gestel word van die toetsing, hoewel hulle nie toegang tot die data sal hê nie. Kliënte wat met ongesertifiseerde materiaal werk, kan ook hul monsters vir genotipering indien, maar hoef nie vir ASD te betrek nie.
CenGen sal kliënte met monsternemingspakkies en instruksies verskaf.
’n Minimum van ses monsters per projek, insluitend die kontrolemonsters, kan getoets word. Daarna sal CenGen raad gee oor die mees gepaste kontroles vir elke situasie.
Kliënte wat nie van die verwysingsversameling se kontroles gebruik wil maak nie, kan CenGen kontak vir advies oor monsterhoeveelhede en die geskikte merkerstel. Die koste van elke projek word op ’n individuele basis hanteer.
Die DNS-vingerafdrukdatabasis wat deur CenGen ontwikkel is, maak die verwysingsversameling by Plantovita volledig. Hierdie bron sal oor tyd help met akkurate kultivaridentifisering, beskerming van genetiese suiwerheid en beter algehele integriteit van kultivars wat in die Suid-Afrikaanse aartappelbedryf verbou word. – Carla de Beer, CenGen
Vir meer inligting, stuur ’n e-pos na cengen@cengen.co.za of besoek www.cengen.co.za