Petunia is een populaire sierplant die in tuinen over de hele wereld te zien is en elke zomer op de bruggen van de Amsterdamse grachten bloeit. Het is een veelgebruikt modelsysteem voor moleculair, biochemisch, fysiologisch en ontwikkelingsonderzoek. De uitkomsten van het recente onderzoek zijn een immense verbetering op de bestaande beschikbare genetische informatie over deze soort.

Ontstaan van nieuwe soorten

De vergelijking van de genomen van de twee wilde soorten (Petunia axillaris en Petunia inflata) bevestigt dat dit de belangrijkste bijdragen aan het genoom van de moderne Petunia hybrida  zijn, de soort die gebruikt wordt in laboratoria en in tuinen over de hele wereld. De vergelijking van de twee genomen van de relatief recent gescheiden soorten biedt ook de unieke mogelijkheid te kijken naar de evolutie van eigenschappen, en hoe deze bijgedragen hebben aan soortvorming. Bij deze eigenschappen horen diegene die betrokken zijn bij het aantrekken van bestuivers, bijvoorbeeld geurproductie en bloempigmentatie, omdat de differentiatie hiervan bijdraagt ​​aan genetische isolatie en soortvorming.

Snelle evolutie

De genen die sturend zijn voor de  pigmentatie bleken in hypervariabele gebieden van het genoom te zitten; plekken waar het genetisch materiaal vaak muteert. Dit resulteert in snelle evolutie, frequente verwerving van nieuwe expressiepatronen en het genereren van verschillende pigmentatiepatronen, zoals te zien is in beide voorouders van de petunia. Ook in het genoom van andere planten worden deze genen omringd door hypervariabele genomische gebieden, wat suggereert dat dit mechanisme steeds weer gebruikt is en sterk heeft bijgedragen aan de ontwikkeling van bloeiende planten door het vormgeven van 'bestuivingssyndromen’.

Petunia-onderzoek

Genetisch onderzoek met behulp van de petunia als model werd gestart in Amsterdam aan de UvA in de jaren ’50 door de groep van Prof. Frans Bianchi. In de jaren '80 verhuisde deze groep, nu onder leiding van Tom Gerats, met hun petuniaverzameling naar de VU. In de daaropvolgende decennia groeide de collectie mutanten. De collectie en de onderzoeksgroep, nu geleid door Ronald Koes, zijn weer terug aan de UvA sinds 2015. Vanaf eind jaren '80 is het aantal onderzoeksgroepen dat deze kleine plant als modelsysteem gebruikt uitgegroeid tot een groot consortium, dat nu bestaat uit onderzoekers van alle continenten. Het initiatief tot de sequentiebepaling, de analyse van het genoom, werd gestart in de groep van Francesca Quattrocchio en Ronald Koes. Het onderzoek werd verwelkomd door de rest van de petuniagemeenschap en is volbracht zonder overheidssteun.

Publicatiedetails

Bombarely et al. Insight into the evolution of the Solanaceae from the parental genomes of Petunia hybrida. Nature Plants(2016) DOI: 10.1038/nplants.2016.74.