Levensverlengend gen bij planten ontdekt
Oogst na oogst binnenhalen van rijstveld, zonder nieuwe rijstplanten te zetten? Door een ontdekking komt dit scenario misschien wel dichterbij. Leidse wetenschappers hebben een gen ontdekt waarmee ze eenjarige planten na het bloeien opnieuw laten groeien, in plaats van dat de planten sterven. Publicatie op 13 april in Nature Plants.
Aan de stengels van planten bevinden zich groeipunten. Dit zijn groepjes stamcellen waaruit nieuwe stengels met bladeren of bloemen kunnen groeien. Bij meerjarige planten blijft een aantal van die groeipunten tijdens het bloeien vegetatief, waardoor de plant in het volgende seizoen opnieuw kan uitgroeien. Bij eenjarige planten gebeurt dit niet en gaat de plant na de bloei dood (zie kader). Bij het Instituut Biologie Leiden hebben Remko Offringa, hoogleraar Ontwikkelingsgenetica van planten, en zijn team een gen ontdekt dat bepaalt of de groeipunten van een plant na een bloeifase vegetatief blijven of niet.
Levensverlengende werking
De onderzoekers maakten in de studie gebruik van de typisch eenjarige modelplant zandraket, Arabidopsis thaliana. Eerste auteur Omid Karami toonde tijdens zijn promotieonderzoek de werking van het zogeheten AHL15-gen aan. Dat deed hij door het gen in Arabidopsis tot overexpressie te brengen, zodat het veel actiever is dan normaal. Net als bij meerjarige planten blijven in deze gemodificeerde Arabidopsis-planten een aantal groeipunten in de vegetatieve fase. Hierdoor groeien de planten verder na de bloeifase en komen ze meerdere malen tot bloei. Toen de onderzoekers het gen uitschakelden zagen ze dat de planten een kortere levensduur hebben dan normaal. Daarmee tonen ze aan dat het AHL15-gen, dat ze de naam REJUVENATOR hebben gegeven, een levensverlengende functie heeft voor de plant.
Meerdere keren oogsten
De ontdekking van het gen draagt bij aan fundamentele kennis over de levenshistorie van planten en hun veroudering, aldus Offringa. Ook kan het gen inzicht geven in waarom gedurende de evolutie bepaalde soorten eenjarig en andere soorten meerjarig zijn geworden. Volgens Offringa zijn er ook praktische toepassingen denkbaar, zoals voor de landbouw. Veel voedingsgewassen, zoals rijst en tarwe, zijn eenjarig. Door in zo’n gewas een aantal groeipunten vegetatief te houden, zouden de planten na de oogst opnieuw kunnen uitgroeien. Dat maakt het wellicht mogelijk om meerdere keren van hetzelfde gewas te oogsten en de opbrengst per plant te verhogen. Ook hoeven boeren minder vaak te ploegen als ze planten telen die meerdere keren bloeien. Daardoor blijft het bodemleven beter intact, wat goed past in een duurzame manier van landbouw.
Planten groeien en maken bladeren tijdens de vegetatieve fase. Onder invloed van veranderingen in onder meer daglicht en temperatuur gaan planten op een zeker moment over in de reproductieve fase. Ze maken dan bloemen en produceren zaden om zich vervolgens voort te planten. Sommige planten – waaronder alle eenjarige planten – sterven direct na de bloeiperiode. De meeste meerjarige planten gaan na de bloeifase in het volgende seizoen terug naar de vegetatieve fase. Ze maken dan nieuwe bladeren aan via groeipunten die zich aan de stengel bevinden. Vervolgens kunnen ze daarna opnieuw in de reproductieve fase komen.