Bridging landscape genomics and quantitative genetics for a regional adaptation of European grasslands to climate change (GRASSLANDSCAPE)

Dit project gaat fundamentele genomische kennis leveren over de natuurlijke biodiversiteit in Europese graslanden. Een grasland, waar het ook ligt, adapteert zich spontaan door de tijd heen aan zijn geografische en klimatologische omstandigheden. De studie van de genomische verschillen die zo ontstaan is om meerdere redenen interessant. Dit GRASSLANDSCAPE project wil de nieuwe kennis over de biodiversiteit genereren en vervolgens gebruiken om toekomstige, nieuwe graslanden te wapenen tegen de gevolgen van de klimaatverandering, met name tegen periodes van droogte en extremere weersomstandigheden. Eerder onderzoek toont dat de huidige lokale grassenpopulaties onvoldoende veerkracht bezitten om zonder schade of productieverlies om te gaan met ongewone weersomstandigheden. Tegelijk blijken de meeste graslandsoorten een grote ecotypische diversiteit te bezitten als je ze bestudeert over een groot geografisch gebied (vb. heel Europa). Het is deze diversiteit die de onderzoekers willen aanwenden om adaptaties aan natuurlijke klimatologische condities te combineren met eigenschappen die hoge opbrengst en voederkwaliteit garanderen.

Onze ‘landscape genomics’ benadering moet een bruikbare screening opleveren van de natuurlijke diversiteit binnen dé belangrijkste graslandsoort -Engels raaigras- , meer bepaald qua milieu-adaptatie, en meer specifiek qua aanpassing aan klimatologische condities. Wij verzamelen meer dan 500 populaties van Engels raaigras die, verspreid over het hele gebied Europa, Noord-Afrika en het Oosten, op natuurlijke wijze konden evolueren over een aantal generaties. Deze populaties zaaien we op drie (proef)veldlocaties in Europa, inclusief in ILVO-Melle (België). In deze gecontroleerde omgevingen fenotyperen we ze, om hun agronomische en eco-fysiologische kenmerken in kaart te krijgen. Tegelijk gebeurt er een genotypering. We implementeren genotyping by sequencing (GBS) methoden gebaseerd op NGS technologie. Vervolgens gebruiken we associatiemodellen tussen genomische polymorfismen en omgevingsvariatie om de ruimtelijke verdeling van genomische diversiteit verbonden aan adaptatie onder huidige weersomstandigheden in kaart te brengen. Zo komen we tot de interessante combinatie van correlaties tussen genomische polymorfismen in populaties en de ecologische eigenschappen op hun plaats van oorsprong, en de zogenaamde ‘signature of selection’. De ‘landscape genomics' methodiek stelt ons in staat om potentiële veranderingen te voorspellen onder verschillende klimaatveranderingsscenario's zoals beschreven in IPCC AR5.

Grasland als type landschap levert een belangrijk ecosysteem. Graslanden vormen ook het fundament van de zuivel- en vleesproductie. Een directe nuttige toepassing van Grasslandscape komt er wanneer we allelische profielen van Engels raaigras definiëren die het best aangepast zijn aan de nieuwe klimatologische omstandigheden. We verwachten dat we het kenmerk ‘goede aanpassing aan klimatologische omstandigheden’ en goede landbouwkundige prestaties in één set van genetische pools kunnen combineren. Deze genetische pools kunnen de veredelingsprogramma's onderbouwen die mikken op de verbeterde adaptatie aan toekomstige regionale klimaten. Recente gebeurtenissen zoals bijvoorbeeld de ernstige droogte in West-Europa wijzen de agrosector en de plantonderzoekers op imminente ernstige risico’s op schade en ernstige productieverliezen als gevolg van klimaatverandering. Behalve in het klimaatadaptatieverhaal kunnen de verbeterde populaties ook gebruikt worden in restoratieprogramma's voor grasland.