Normaal gesproken moeten genen actief zijn om een specifieke taak uit te voeren. Maar bij wortels is het precies andersom.
Wortels zijn een populair en voedzaam ingrediënt in veel keukens over de hele wereld. Met name de oranje variant is rijk aan zogenoemde carotenoïden, stoffen die bijdragen aan het verlagen van het risico op aandoeningen zoals oogziekten. Bovendien is het een belangrijke voedselbron voor het lichaam om vitamine A te produceren. In een nieuwe studie hebben onderzoekers zich over de genen van de wortel gebogen. En dat leidt tot een vrij opmerkelijke ontdekking over hoe deze groente aan zijn oranje kleurtje komt.
Genoom
Het genoom van de wortel brachten wetenschappers al in 2016 in kaart. Dat genoom bestaat uit meer dan 32.000 genen en negen chromosomen, zo ontdekten de onderzoekers destijds. Als onderdeel van een doorlopend onderzoek naar de oorsprong en domesticatie van deze befaamde oranje groente, hebben onderzoekers nu de genetische informatie van meer dan 600 verschillende soorten wortels verder onderzocht.
Oranje kleurtje
Oorspronkelijk was de wortel trouwens – lang voordat deze gedomesticeerd werd – wit van kleur. Maar in 2016 ontdekten de onderzoekers een gen – dat ze Y noemden – dat verantwoordelijk is voor het kleurverschil tussen witte en gele of oranje wortels. Een variatie in dit gen leidt tot een opeenhoping van carotenoïden: de stofjes die wortels oranje maken. Daarnaast ontdekten de onderzoekers nog een gen dat bijdraagt aan de opeenhoping van deze stofjes. Beide genen zijn recessief, wat betekent dat er van elk gen twee kopieën nodig zijn, willen carotenoïden zich in de plant ophopen.
Uitgeschakelde genen
In de nieuwe studie borduurt het onderzoeksteam hier nu op voort. Zo ontdekten ze dat in feite drie specifieke genen wortels hun kenmerkende oranje kleur geven. Opvallend genoeg moeten alle drie van deze noodzakelijke genen in een inactieve toestand verkeren. En dat is best opmerkelijk. “Gewoonlijk moeten genen actief zijn om een specifieke taak te vervullen,” legt onderzoeker Massimo Iorizzo uit. “Maar in het geval van de wortel moeten de genen die verantwoordelijk zijn voor het reguleren van de oranje pigmenten (carotenoïden) juist uitgeschakeld zijn om de gewenste oranje kleur te produceren.”
Selectieve sweeps
De wetenschappers voerden vervolgens zogenaamde ‘selectieve sweeps’ uit, wat eigenlijk neerkomt op gedetailleerde analyses van het genetische materiaal van wortels uit vijf verschillende groepen. Ze wilden specifieke delen van het genoom identificeren die sterk waren veranderd in bepaalde groepen als gevolg van selectie. De onderzoekers ontdekten dat veel van de genen die de bloei van de plant regelen zijn beïnvloed door deze selectie. Dit gebeurde voornamelijk om ervoor te zorgen dat de plant niet te snel ging bloeien. Dit is belangrijk omdat als de plant gaat bloeien, de wortel die we eten taai en minder lekker wordt. “We hebben ontdekt dat deze aanpassingen in verschillende groepen voorkwamen,” vertelt Iorizzo. “De waarschijnlijke reden hiervoor is dat wortels zich moesten aanpassen aan verschillende geografische gebieden.”
De reis van de wortel
Het onderzoek voegt meer bewijs toe aan het idee dat wortels werden gedomesticeerd in de 9e of 10e eeuw in West- en Centraal-Azië. In die tijd waren paarse wortels veel voorkomend in Centraal-Azië, samen met gele wortels. Beide typen werden naar Europa gebracht, maar gele wortels werden waarschijnlijk populairder vanwege hun smaak. Pas in de 15e of 16e eeuw verschenen oranje wortels in West-Europa. “De oranje wortel kan het resultaat zijn geweest van een kruising tussen een witte en gele wortel, aangezien witte en gele wortels de oudste voorouders lijken te zijn van de oranje wortel, volgens de genetische stamboom,” zo vermoedt Iorizzo.
De oranje wortel
De oranje wortel werd vervolgens geliefd vanwege zijn kleur en zoete smaak. Boeren begonnen ze opzettelijk te kweken om deze eigenschappen te versterken. In de 16e en 17e eeuw ontwikkelden boeren in Noord-Europa verschillende variëteiten van oranje wortels, wat te zien is in schilderijen uit die tijd waarin verschillende tinten oranje wortels worden afgebeeld. Later, in de late 19e en vroege 20e eeuw, werd de populariteit van de oranje variant nog groter, omdat mensen een beter begrip kregen van alfa- en bètacarotenen, die de voorlopers zijn van vitamine A in ons dieet. Dit maakte oranje wortels vanwege hun voedingswaarde nog aantrekkelijker.
Al met al werpen de resultaten van dit onderzoek nieuw licht op de befaamde oranje groente. “Dit onderzoek heeft eigenlijk de tijdlijn bijgewerkt,” merkt Iorizzo op. ‘Het laat zien wanneer mensen met het kweken van wortels begonnen en vervolgens specifiek de oranje wortel begonnen te selecteren en te ontwikkelen.” Bovendien kunnen de bevindingen ook worden gebruikt om de eigenschappen van deze groente nog verder te verbeteren. Dit zou uiteindelijk kunnen leiden tot nieuwe wortelsoorten die nóg gezonder zijn.
