Optimale groeiplek van de plant zandraket is opgeschoven door klimaatverandering

Een wereldwijd, grootschalig experiment met de zandraket (Arabidopsis thaliana) toont aan dat de optimale groeiplek van deze planten door klimaatverandering is opgeschoven. De studie, geleid door onderzoekers uit onder andere Berkeley en Stanford en vandaag gepubliceerd in Science, suggereert ook dat plantenpopulaties zich in potentie snel kunnen aanpassen aan klimaatverandering. “Dat is bemoedigend,” zeg Utrechtse plantenonderzoeker Martijn van Zanten, die samen met bio-informaticus Basten Snoek meedeed aan het onderzoek. “Maar de voorwaarde is dan wel dat er genoeg genetische variatie is.”

Snoek en Van Zanten droegen bij aan het project door twaalf proefveldjes in de Botanische Tuinen van de Universiteit Utrecht in te zaaien met een mix van zandraketzaden en de ontwikkelingen van deze ‘plotjes’ gedurende meerdere jaren goed te volgen. De zaden waren afkomstig van nakomelingen van zandraketplanten die ooit uit de natuur werden verzameld, op 231 verschillende locaties verspreid over het hele noordelijk halfrond. Deze planten groeiden oorspronkelijk op allerlei uiteenlopende plekken en in allerlei klimaten: van de subtropen tot aan de poolcirkel.

Voorafgaand aan het experiment werden alle planten samen in Duitsland opgegroeid, allemaal onder precies dezelfde omstandigheden. Daar werden hun zaden geoogst. Onderzoekers zaaiden vervolgens elk 12 plotjes in met exact dezelfde zadenmix, op 43 verschillende locaties in uiteenlopende klimaten verspreid over het noordelijk halfrond, waaronder de Utrechtse Botanische Tuinen. De plantjes lieten ze simpelweg opgroeien, waarbij de weer- en klimaatomstandigheden nauwgezet in kaart werden gebracht.

De onderzoekers verzamelden iedere twee weken een bloemetje van alle planten die bloeiden in de plotjes. Per plotje werden de bloemetjes ‘gesequenced’: de genetische code van de bloeiende planten werd in kaart gebracht. “Zo kregen we iedere twee weken een beeld van alle varianten die in ieder plotje te vinden waren,” geeft Snoek aan. “En dit werd op alle plekken gedaan, in totaal vijf jaar lang. Dat leverde dus heel veel data op, die door de hoofdauteurs van het artikel uitgebreid werden geanalyseerd. Ze keken niet alleen naar welke plantenvarianten er op een plek overblijven, maar ook welke genen en allelen, varianten van genen, en dus welke genen een positief effect hebben op aanpassing aan het klimaat.”

De huidige studie rapporteert over de eerste drie jaar van het experiment. “Er kwamen echt heel veel inzichten uit dit experiment,” vertelt Van Zanten. “Zo laat de studie zien dat zandraketpopulaties zich in vergelijkbare klimaten op dezelfde manier aanpassen. De plotjes in Madrid leken na een aantal jaar bijvoorbeeld erg op die in Griekenland: dezelfde varianten deden het daar goed. Maar er bleven daar wel hele andere varianten over dan in het hoge noorden, terwijl locaties in het noorden wel weer meer op elkaar leken. Hoe plantenpopulaties evolueren is dus voorspelbaar en gerelateerd aan de omgeving.”