‘Onbelangrijk’ plantengen blijkt wel degelijk essentieel
Leidse biologen hebben aangetoond dat een gen dat aanwezig is in planten, dieren en gisten wel degelijk een belangrijke rol speelt in planten, al werd daar jaren anders over gedacht. Zonder het gen blijkt de ontwikkeling van vaatweefsel in planten niet goed op gang te komen. Publicatie in Nature Plants op 11 mei.
Plantenwetenschappers discussiëren er al jaren over, aldus Remko Offringa, hoogleraar Ontwikkelingsgenetica van planten bij het Instituut Biologie Leiden (IBL): waarom is het PDK1-gen niet zo belangrijk in planten? Hetzelfde gen komt namelijk ook voor in gisten en dieren, en deze organismen zijn niet levensvatbaar als het gen niet werkt. Bij planten daarentegen zou het PDK1-gen niet zo belangrijk zijn, omdat bij de zandraket (Arabidopsis thaliana) planten met een gemuteerd PDK1-gen er bijna net zo uitzien als planten met een werkend PDK1-gen. Voormalig promovendus Yao Xiao en professor Offringa bewezen het belang van het PDK1-gen en hebben ontdekt wat het gen in planten doet.
Plantenhormoon
Wetenschappers blijken jarenlang de verkeerde aanname te hebben gehad over de gemuteerde zandraket. Tijdens zijn promotieonderzoek naar het plantenhormoon auxine ontdekte Xiao dat in bestaande pdk1-mutanten van de zandraket het gen nog wel degelijk werkzaam is, in tegenstelling tot wat in eerdere studies is beweerd. Met behulp van de CRISPR-Cas9 gentechniek maakte Xiao het PDK1-gen écht onwerkzaam. Het resulteerde in planten die klein blijven en zich slechts beperkt kunnen voortplanten. ‘Deze mutanten zouden nooit in de natuur kunnen overleven,’ licht Offringa toe, ‘dus is het PDK1-gen wel degelijk essentieel voor de ontwikkeling van de plant.’
Het plantenhormoon auxine speelt een centrale rol in de ontwikkeling van de plant. Het gerichte transport van auxine van cel naar cel stuurt onder andere de aanleg van vaatweefsel, dat voedingsstoffen door de hele plant verspreidt. Xiao kwam erachter dat het PDK1-gen het transport van auxine reguleert, en daarmee ook sturend is in de ontwikkeling van het vaatweefsel.
Back to back publicatie
De Leidse studie wordt in Nature Plants gepubliceerd naast een paper over hetzelfde gen door een groep wetenschappers uit China en Oostenrijk. Offringa: ‘We hadden ons paper online gezet op bioRxiv, zodat de wetenschappelijke community erop kon reageren. Een onderzoeker uit Oostenrijk, met wie ik regelmatig samen publiceer, zag het artikel en seinde me in dat zij met hetzelfde onderwerp bezig waren.’ In plaats van met elkaar te concurreren, besloten de onderzoekers om samen op te trekken. Offringa: ‘Er is overlap in de studies, maar we hebben ook elk onze eigen resultaten en ook in onze conclusies zitten overeenkomsten en verschillen. De twee studies zijn nu back to back, dus naast elkaar, gepubliceerd zodat mensen hun eigen conclusies kunnen trekken, echt zoals wetenschap moet werken.’
Eind april kwam ook al een andere studie van professor Offringa uit in Nature Plants. Daarin beschreven hij en zijn collega’s een plantengen met een levensverlengende functie: het gen kan eenjarige planten na de bloei opnieuw in een groeifase brengen, in plaats van dat de planten sterven. Het nieuws kwam uitgebreid in de media.