Wageningen, The Netherlands
June 24, 2021
Wageningen research enables faster development of new resilient varieties. Researchers from Wageningen University & Research have unravelled the onion genome. This will speed up the ability of plant breeders to develop new onion varieties that are resistant to conditions such as drought, and meet the world's growing demand for onions. “Assembling the pieces was a considerable puzzle,” says plant breeding researcher Richard Finkers. “Because the onion genome is huge: about sixteen times larger than the tomato genome, and five times larger than that of humans.”
The onion is one of the most widely grown vegetables in the world and is full of vitamins and minerals. It is an important component of people’s diets in many countries. “If onions are to be produced all over the world, we need varieties that are suitable for the various growing conditions,” says Olga Scholten, a plant breeding researcher. “For example, we need onions that are resistant to various fungi, as fungal diseases can damage onions and cause considerable crop losses.” Breeding new varieties will be easier now that the onion genome is available.
A puzzle of 100,000 pieces
The size of the onion genome meant that unravelling it was a significant task. “Assembling the onion genome is comparable to completing a puzzle with 100,000 pieces, of which 95,000 are just bits of blue sky,” says Finkers. “Only 5000 pieces really make the difference. We managed to sequence a large proportion with the help of the latest DNA sequencing technologies because with that technology we managed to assemble the small and large pieces that partially overlap.”
Wageningen researchers are studying the onion genome.
“Now that we are publishing the onion genome, other researchers and plant breeders will be able to take advantage of the opportunities presented by the genome sequence,” says Finkers. “This will expand the knowledge base and allow the screening of many more varieties or wild species for the presence of particular genes or to combine them. This could be included in a cross-breeding programme in which useful characteristics from other onion varieties or from related wild species will be combined.”
Plant breeders expect that access to the onion genome sequence will double the speed of their breeding work, in the future bringing it down to about six or seven years. “In other crops, such as potatoes and rice, the role that certain genes play in providing resistance to disease or tolerance to drought has already been thoroughly studied. Based on the sequence information from genes in those crops, plant breeders can now more easily identify similar genes in the onion genome and more accurately make progress in their own breeding work.”
Collaboration
Wageningen University & Research collaborated with three companies on sequencing the onion's DNA: the plant breeding companies Bejo Zaden and De Groot en Slot, and the genomics company ServiceXS. Parts of the project were completed through academic collaboration with Prof. Masayoshi Shigyo (Laboratory of Vegetable Crop Science, Yamaguchi University, Japan) and Prof. Shusei Sato (Graduate School of Life Sciences, Tohoku University, Aoba-ku, Sendai, Japan).
Some facts on onions
- Every year, an additional 800,000 tonnes of onions are needed to match global population growth.
- People in the Netherlands eat around 7kg of onions per year. Libyans eat the most, 35kg per person per year.
- Onions can be used as a polishing agent, as they’re full of natural oils.
Uiengenoom geeft eindelijk zijn geheimen prijs
Wagenings onderzoek maakt snellere ontwikkeling van nieuwe weerbare rassen mogelijk. Onderzoekers van Wageningen University & Research hebben het uiengenoom ontrafeld. Veredelaars kunnen hierdoor sneller nieuwe rassen ontwikkelen die bijvoorbeeld bestand zijn tegen droogte en kunnen voldoen aan de wereldwijd groeiende vraag naar uien. Richard Finkers, onderzoeker plantenveredeling: “Het in kaart brengen van de genetische samenstelling was een behoorlijke puzzel. Want het uiengenoom is groot, zo’n zestien keer groter dan dat van een tomaat en vijf keer groter dan van de mens.”
De ui is één van de meest geproduceerde groenten ter wereld en zit vol vitamines en mineralen. In veel landen maakt deze groente dan ook een belangrijk onderdeel uit van het dieet. “Om de productie van uien over de hele wereld mogelijk te maken, zijn geschikte rassen nodig,” zegt Olga Scholten, onderzoeker plantenveredeling. “Denk aan uienrassen die resistent zijn tegen schimmels. Want schimmels kunnen uien aantasten en dat zorgt voor productieverlies.” De veredeling van nieuwe rassen wordt gemakkelijker nu het uiengenoom in kaart is gebracht.
Legpuzzel van 100.000 stukken
Het ontrafelen van het hele uiengenoom was een hele klus. Want het uiengenoom is erg groot. Finkers: “Het in kaart brengen van het uiengenoom kun je vergelijken met het leggen van een puzzel van 100.000 stukjes, waarvan 95.000 stukjes blauwe lucht afbeelden. Slechts 5000 stukken zijn echt behoorlijk verschillend. Een groot deel hebben we op volgorde kunnen leggen doordat er grote en kleine stukjes zijn die gedeeltelijk overlappen.”
Finkers: “Nu we het uiengenoom publiceren zullen andere onderzoekers en veredelaars gebruik gaan maken van de mogelijkheden die de genoomsequentie biedt. Hierdoor zal meer kennis beschikbaar komen en zullen veel meer rassen worden getoetst op de aanwezigheid van bepaalde genen of op het maken van combinaties daarvan. Denk aan het inkruisen van interessante eigenschappen uit andere uienrassen of verwante wilde soorten.”
Veredelaars gaan ervan uit dat met de kennis van de DNA-sequentie (volgorde) het veredelen van uien twee keer sneller kan, in zo’n zes tot zeven jaar. “Welke genen een rol spelen bij resistentie tegen ziekten of tolerantie tegen droogte is bij andere gewassen, zoals aardappelen en rijst, al goed onderzocht. Veredelaars kunnen op basis van het DNA nu gemakkelijker vergelijkbare genen in het uiengenoom opsporen en de veredeling vereenvoudigen.”
Samenwerking
Wageningen University & Research werkte samen met drie bedrijven aan het bepalen van de DNA-volgorde van de ui: de veredelingsbedrijven Bejo Zaden en De Groot en Slot, en het genomics bedrijf ServiceXS. Delen van het project zijn uitgevoerd in een academische samenwerking met Prof. Masayoshi Shigyo (Laboratory of Vegetable Crop Science, Yamaguchi University, Japan) en Prof. Shusei Sato (Graduate School of Life Sciences, Tohoku University, Aoba-ku, Sendai, Japan).
Uienfeitjes
- Ieder jaar is zo’n 800.000 ton extra uien nodig om de groei van de wereldbevolking bij te benen.
- Nederlanders eten zo'n 7 kilo uien per jaar. In Libië is de consumptie het grootst: 35 kilo per persoon per jaar.
- Uien kunnen worden gebruikt als poetsmiddel, ze zitten namelijk vol met natuurlijke oliën.
Topics
Species
