Onderzoekers Wageningen UR ontdekken hoe temperatuursafhankelijkheid van bloeitijdstip van planten is gereguleerd

Een internationaal team, geleid door het Max Planck instituut in Duitsland, met onderzoekers van onder andere Wageningen UR, heeft de moleculaire regulatie ontrafeld waarmee planten op basis van de omgevingstemperatuur het moment van bloeien bepalen. De onderzoekers bestudeerden met name de werking van twee genen, die een sleutelrol spelen bij het bepalen van het bloeitijdstip. De resultaten kunnen er wellicht voor zorgen dat plantenveredelaars in de toekomst nieuwe gewassen kunnen ontwikkelen waarvan de bloei minder afhankelijk is van temperatuur en daardoor de oogst van het product beter te plannen is.

Het is voor planten van groot belang om op het juiste moment te bloeien. De productie van veel en goede zaden en dus van een goed nageslacht, hangt er van af. Planten hebben daarom een ingenieus systeem ontwikkeld dat de bloei reguleert op basis van omgevingsfactoren en tientallen genen.

Eén van de omgevingsfactoren, die het begintijdstip van de bloei bepaalt, is de omgevingstemperatuur. Bij veel koolsoorten is bijvoorbeeld de bloei en daarmee de vorming van kolen sterk temperatuur afhankelijk. Dit maakt het plannen van de oogst moeizaam. Dit speelt zeker onder Nederlandse omstandigheden, omdat de temperatuur hier van dag tot dag sterk kan verschillen.

Een internationaal team van onderzoekers, onder leiding van Dr. Markus Schmid van het Max Planck Institute for Developmental Biology in Tübingen, onderzocht de moleculaire regulatie achter dit fenomeen. Daarvoor gebruikten ze een wilde verwant van de kool: de zandraket, Arabidopsis thaliana.

Leonie Verhage, promovendus bij Wageningen UR (University & Research centre) in de groep van Prof. Richard Immink en Prof. Gerco Angenent, was actief betrokken bij dit onderzoek. Verhage: "Het grootste deel van de genen die bij de bloei van de zandraket betrokken zijn, is al bekend. De werking van het genetische netwerk, waarmee genen elkaar beïnvloeden, is onder andere afhankelijk van hormoongehaltes in de plant, de daglengte en de omgevingstemperatuur. Het was tot nu toe echter onduidelijk wat het moleculaire mechanisme was achter de afhankelijkheid van de omgevingstemperatuur."

Het onderzoeksteam bestudeerde twee genen waarvan bekend is dat ze betrokken zijn bij temperatuurafhankelijkheid van het bloeitijdstip: het FLM-gen (FLOWERING LOCUS M) en het SVP-gen (SHORT VEGETATIVE PHASE).

Het FLM-gen is een bijzondere: het zorgt voor twee verschillende eiwitten, terwijl genen normaal gesproken voor één eiwit coderen. De twee eiwitten, die FLM-β en FLM-δ genoemd zijn, worden allebei aangemaakt. De verhouding tussen de hoeveelheden van die twee eiwitten blijkt afhankelijk te zijn van de omgevingstemperatuur. Bij lage temperatuur wordt er veel β eiwit gemaakt; bij hoge temperatuur juist veel δ eiwit.

Volgens Richard Immink kunnen zandraket-planten de verhouding tussen de twee eiwitten heel snel aanpassen. "Toen we de planten van 16 °C naar 27 °C brachten, pasten de planten de verhouding tussen de twee eiwitten binnen 24 uur aan. Het bleek dat juist de verhouding tussen die twee eiwitten cruciaal is voor het al of niet beginnen van de bloei."

Het FLM-β-eiwit, dat bij lage temperatuur dus in de grootste hoeveelheid aanwezig is, kan samen met het eiwit dat gecodeerd wordt door het SVP gen één groot eiwitcomplex vormen. Dat complex kan op zijn beurt aan het DNA van de zandraket-plant binden. Dat gebeurt op plaatsen waar genen liggen die betrokken zijn bij het begin van de bloei. Zo blokkeert het eiwitcomplex de werking van deze genen en dus van het begin van de bloei.

Bij hogere temperaturen produceren zandraketplanten voornamelijk FLM-δ-eiwit. Dat eiwit blijkt veel minder goed in staat om samen met het SVP-eiwit aan het DNA van de plant te binden. Daardoor kunnen de genen die betrokken zijn bij het begin van de bloei goed afgelezen worden en begint de plant te bloeien.
In vervolgonderzoek zal bepaald gaan worden in hoeverre dit regulatiemechanisme algemeen gebruikt wordt door verschillende plantensoorten. De verwachting is dat op basis van deze kennis in de nabije toekomst bijvoorbeeld bloemkoolrassen veredeld kunnen worden die minder afhankelijk zijn van temperatuurschommelingen en hierdoor onder verschillende omstandigheden een goede oogst leveren.


Bron: Gezamenlijk persbericht van Wageningen UR (University & Research centre) en het Max Planck Institute for Developmental Biology in Tübingen.


Publicatiedatum:



Ook onze nieuwsbrief ontvangen? | Klik hier


Ander nieuws uit deze sector:


Schrijf je in voor onze dagelijkse nieuwsbrief om al het laatste nieuws direct per e-mail te ontvangen!

Inschrijven Ik ben al ingeschreven