Veredeling voor inhoudstoffen 11 maart 2014 Rene Hofstede, KeyGene N.V. KeyGene N.V. Technologie platforms Accelerated Molecular Breeding Lead Discovery & validation Traits 6F gewassen Mutation Breeding Genoom kennis en cultivar ontwikkeling Schimmel Droogte Bacterien Zoutgehalte Virus Insecten Kwaliteit & Gezondheid Non-Food Veredeling voor inhoudstoffen • Voorbeelden – Veredeling voor inhoudstoffen is niet nieuw • Aanpak – Klassieke veredeling – GMO • Keygene aanpak – Twee voorbeelden Voorbeeld I: Carotenoid gehalte • Doel: – Verhogen van carotenoide gehalte • KeyGene aanpak: – Keypoint® www.burpee.com Mutation Breeding • Keypoint® MB – Selecteer target genen – Genereer mutanten (in willekeurig genotype) – Fenotypeer www.diggers.com Target Genen • Selecteer target genen: 1. Genetische information - QTL - Go2Traits - Gene Passport: kandidaat genen Trait specific search terms        Predicted localization Gene prediction evidence lines DNA/Protein sequence InterPro domains Gene Ontology annotation Protein clustering BLAST results Target Genen • Selecteer target genen: 2. Biochemische informatie - Biosynthese routes 3. Biologische informatie - Regulatie www.vcru.wisc.edu/simonlab Joyard J et al. Mol. Plant 2009;mp.ssp088 • Uitkomst: • Een aantal target genen voor Keypoint® MB • Voor verhogen of verlagen van gehalte V.Quecini, 2007.Genet. Mol. Biol. vol.30 no.3 Keypoint® Her-sequeneren target genen met HT sequencing Mutation Breeding EMS behandeld zaad Vinden van nieuwe varianten C A 0.004 0.003 0.002 0.001 0 -0.001 1 zaailingen B 14 4 9 IX X XV d i n Bevestiging van novel variant plants D High throughput randomly induced variation Keypoint® Mutation Breeding M1 bulked M2 open veld kas N = 4’000-20’000 N = 40’000-100’000 Twee varianten afhankelijk van het gewas Voorbeeld I: Carotenoid gehalte M1 Gebruikt in het carotenoid project Fenotypering loopt momenteel - HPLC kas N = 4’000-20’000 - Visueel www.kdcomm.net Voorbeeld II: witte vlieg “repellent” plantenchemie • Doel: – Identificeer de stoffen in wilde tomaat die witte vlieg afstoten • Aanpak – – – – Screen wilde tomatensoorten voor “repellent” activiteit Identificeer de “repellent” Identificeer de genen voor de biosynthese Veredeling voor witte vlieg “repellent” tomaten Natuurlijke witte vlieg “repellence” Bleeker et al., 2009 – Plant Physiol • Screen wilde soorten – 1 S. habrochaites accessie gevonden • Isoleer stoffen en test op bladeren – 7-epi-zingiberene is witte vlieg “repellent” Bleeker et al., 2011 – Phytochem Identificeer het gen voor zingiberene • Isoleer de genen – Biosynthese route – Identificeer kandidaat genen in de genoom sequentie cytosol Acetyl-CoA HMG-CoA Pyruvate + GA-3P plastid DXS HMGR Mevalonate DOXP Mevalonate-5-P MEP fosmidomycin IPP + DMAPP IPP + DMAPP NDPS eFPS C15-E,E-FPP STS C15-sesquiterpenes C10-NDP MTS GPS C10-GPP MTS C10-monoterpenes zFPS C15-Z,Z-FPP ZIS C15-sesquiterpenes 7-epi-zingiberene GGPPS C20-GGPP DTS C20-diterpenes Identificeer het gen voor zingiberene • Isoleer de genen – Kloneer de genen uit S.habrochaites – Breng tot expressie in E.coli Feed Substrate C15-Z,Z-FPP E. coli S. habrochaites candidate gene GC-MS Sample vial S. habrochaites zingiberene synthase gevonden 7-epizingiberene Voorbeeld II: witte vlieg “repellent” plantenchemie • Vervolg – Bewijs de functie van het gen in planten Zingiberene (ng mg-1 FW) Transgene planten Veredeling – Start veredeling voor zingiberene gehalte x Solanum habrochaites Solanum lycopersicum Veredeling voor inhoudstoffen • Samengevat – Veredeling voor inhoudstoffen is niet nieuw – Voorbeelden uit het publiek domein – Voorbeelden van KeyGene • Rode draad bij deze voorbeelden – Ze gaan allemaal over veranderen van gehalte aan bestaande stoffen – Traditionele afzetkanalen kunnen gebruikt worden ◦ Veredelaar, tuinder, consument (glucosinolaat, carotenoiden, …) ◦ Veredelaar, tuinder, industrie (olie, zetmeel, …) Nieuwe plantenstoffen = nieuwe afzetkanalen The KeyPoint®MB technology is covered by patents and patent applications owned by KeyGene N.V. KeyGene, KeyPoint are (registered) trademarks in one or more territories in the world. It’s a thank you! [email protected] [email protected]