Een 30 jaar oud genetisch mysterie is opgelost. Eerder is vastgesteld dat aanraking stressreacties bij planten kan veroorzaken. De moleculaire modellen om dit proces te verklaren zijn tot nu toe echter nogal beperkt. Nu hebben onderzoekers van de Universiteit van Lund in Zweden genetische sleutels gevonden die verklaren waarom planten zo sterk reageren op mechanische stimuli. Het kraken van deze code kan in de toekomst leiden tot hogere opbrengsten en verbeterde stressbestendigheid van gewassen.
Wanneer planten bewaterd worden, reageren ze direct op biochemisch niveau. Wanneer een mes een rabarberstengel doorsnijdt, worden duizenden genen geactiveerd en komen stresshormonen vrij.
In tegenstelling tot mensen kunnen planten geen pijn voelen, maar reageren ze toch sterk op mechanische prikkels van bijvoorbeeld menselijke aanraking, hongerige dieren, wind en regen. Deze externe factoren zorgen ervoor dat het moleculaire afweersysteem van de plant snel wordt geactiveerd, wat er op zijn beurt weer toe kan bijdragen dat planten resistenter worden en later bloeien.
Hoewel het fenomeen al bekend is sinds Darwin, zijn er nog veel vragen. Een nieuwe studie gepubliceerd in Science Advances heeft de complexe regulerende netwerken onderzocht die de afweer van de plant versterken bij externe invloeden.
Genetisch onderzoek
"Wanneer we bijvoorbeeld zandraket blootstelden aan zacht borstelen, werden duizenden genen geactiveerd en kwamen stresshormonen vrij. Vervolgens gebruikten we genetische screening om de genen te vinden die verantwoordelijk waren voor dit proces", vertelt Olivier Van Aken, onderzoeker Biologie aan de Universiteit van Lund.
Eerdere studies hebben aangetoond dat het plantenhormoon jasmijnzuur een belangrijke mediator is bij de signalering wanneer aanraking plaatsvindt. Het is ook bekend dat jasmijnzuur slechts een onderdeel is van het complexe netwerk van aanrakingsgevoelige reacties van de plant en dat er verschillende routes zijn die nog niet zijn onthuld. Na uitgebreid laboratoriumwerk konden de onderzoekers drie nieuwe eiwitten identificeren die een sleutelrol spelen in de reactie van de planten op aanraking.
"Onze resultaten lossen een wetenschappelijk mysterie op dat moleculaire biologen van over de hele wereld al 30 jaar is ontgaan. We hebben een volledig nieuwe signaalroute geïdentificeerd die de reactie van een plant op fysiek contact en aanraking regelt. Nu gaat de zoektocht naar meer paden door", zegt Essam Darwish, onderzoeker Biologie aan de universiteit van Lund.
Welke mogelijke toepassingen zullen de nieuwe resultaten hebben? Olivier Van Aken bestudeert ook een eeuwenoude Japanse teelttechniek waarbij graan tijdens de groeifase wordt vertrapt om een grotere oogst te verkrijgen. De onderzoekers denken dat er veel verborgen kennis is over hoe mechanische prikkels kunnen leiden tot hogere opbrengsten en verbeterde stressbestendigheid in gewassen. Die kennis kan op de lange termijn kerninzichten in de moderne tuinbouw veranderen.
"Gezien de extreme weersomstandigheden en ziekteverwekkers die klimaatverandering met zich meebrengt, is het van het grootste belang om nieuwe ecologisch verantwoorde manieren te vinden om de productiviteit en weerstand van gewassen te verbeteren", besluit Olivier Van Aken.
Voor meer informatie:
Lund University
www.lunduniversity.lu.se