Universiteit Leiden

nl en

Wat de genen van planten ons kunnen leren

Ook planten maken groeihormonen aan, en kennen een proces van veroudering. Het bestuderen van de genen en de mechanismen hierachter is nuttig voor gewasveredeling en landbouw, maar ook voor medisch onderzoek. Dat stelt Remko Offringa, hoogleraar Ontwikkelingsgenetica van Planten. Oratie op 16 maart.

 Planten zijn bijzondere organismen, volgens Remko Offringa: ze kunnen zelf richting geven aan hun groei en ontwikkeling. Onderzoekers, veredelaars en telers proberen deze processen te beïnvloeden, zodat we voldoende en bovenal gezonde voeding hebben, of vrolijke bloemen op de tafel. Offringa bestudeert welke genetische eigenschappen van planten belangrijk zijn voor hun groei en ontwikkeling. Met die kennis zijn op den duur planten te maken die meer produceren, op een milieubewuste manier. Maar naast toepassingen voor land- en tuinbouw levert dit onderzoek ook fundamentele nieuwe inzichten op die gebruikt kunnen worden binnen de industriële biotechnologie of de medische wetenschap.

Groeihormoon van planten

Een belangrijke stof die Offringa onderzoekt, is auxine. Auxine is het centrale groeihormoon van planten. Het is het eerste hormoon dat in planten is ontdekt, mede door experimenten van Charles Darwin. Als onderdeel van zijn onderzoek naar natuurlijke selectie was Darwin geïnteresseerd in hoe planten bewegen, onder invloed van bijvoorbeeld de zwaartekracht en de zon, en hoe zij zich daarmee kunnen aanpassen aan hun omgeving. Darwin bestudeerde hoe ontkiemend kanariegras naar het licht toe buigt en ontdekte dat dit kwam doordat de cellen aan de donkere kant meer strekten dan de cellen aan de lichte kant. Hij bedacht dat hiervoor een stof nodig is die een signaal doorgeeft van de top van de zaailing naar beneden. Ruim veertig jaar later werd auxine ontdekt als de stof die hiervoor verantwoordelijk is.

Aanpassen aan de omgeving

De werking van auxine is kennis waar plantveredelaars en land- en tuinbouwers hun voordeel mee kunnen doen. Met de zandraket (Arabidopsis thaliana) als modelplant kijken collega’s van Offringa nu hoe factoren zoals licht of de beschikbaarheid van voedingsstoffen op bepaalde moleculen in de plant aangrijpen die sturen hoe auxine zich in de plant verdeelt. Met deze mechanismen past de plant zijn bouw aan de omgeving en groeiomstandigheden aan.

Twee zandraket-planten, bij de rechterplant komt het REJUVINATOR-gen verhoogd tot expressie waardoor de plant meer groeit.
Twee zandraket-planten, bij de rechterplant komt het REJUVINATOR-gen verhoogd tot expressie waardoor de plant meer groeit.

Veroudering tegengaan

Auxine stuurt ook het gen REJUVINATOR aan, dat een belangrijke rol speelt bij de ontwikkeling van een jonge plant. Als dit gen harder dan normaal wordt aangezet, kunnen cellen in de volwassen plant één of twee levensfasen teruggezet worden. Dit geeft de cellen eigenlijk een genetische reset – vandaar de naam. Zandraketplanten blijven hierdoor langer leven, kunnen vaker bloeien en meer biomassa en zaden produceren. Maar een verassende andere ontdekking was dat REJUVENATOR ook de fotosynthese en daarmee de productie van suikers onderdrukt. In planten versnellen suikers de overgangen tussen de verschillende levensfasen, en dus het proces van veroudering. Ook bij de mens leidt een permanente hoge bloedsuikerwaarde tot een versnelde veroudering van cellen. Offringa vermoedt daarom dat het onderzoek aan het REJUVENATOR-gen ons nog veel over verouderingsprocessen bij de mens kan leren. En ook de kennis hoe het gen voor een genetische reset kan zorgen is nuttig voor onderzoek naar menselijke stamcellen. Zo kunnen de genen van planten ons ook veel over de mens leren.