Hulp tegen uitdroging? Gen laat plant verhouten
‘Dit was een ontdekking die we niet hadden zien aankomen,’ vertelt Remko Offringa, hoogleraar ontwikkelingsgenetica van planten. Vandaag publiceert hij in Current Biology een nieuwe functie van een veelzijdig gen: het maakt voor planten het verschil tussen een kruidachtige of een verhoute stengel. Een handige eigenschap om uitdrogen tegen te gaan.
Offringa en zijn groep vergeleek mutanten van de plant Arabidopsis om tot de ontdekking te komen. Dat klinkt spannender dan het is. ‘We hebben mutante lijnen gemaakt die het AHL15 gen hoger tot expressie brengen. Dat betekent dat de functie die het gen heeft, duidelijker naar voren komt,’ legt Offringa uit. ‘Als je het gen steeds hoger tot expressie brengt, zie je steeds beter het effect op de plant.’
Offringa is werkzaam bij het Instituut Biologie Leiden (IBL) en doet al een aantal jaren onderzoek naar het AHL15 gen. Eerder publiceerde hij al met voormalig promovendus Omid Karami over de potentie van het gen om Arabidopsis langer te laten groeien waardoor het meerjarige eigenschappen krijgt. Dit kom omdat verhoogde expressie plantenweefsels in staat stelt om zichzelf te verjongen. Karami ontving voor deze ontdekking in 2020 de Krijn Rietveld Memorial Innovation Award.
Een nieuwe leefstrategie voor planten
Offringa: ‘Door dit verjongingsproces nemen planten een andere leefstrategie aan. In plaats van één maal te bloeien en na zaadzetting te sterven, kunnen ze meerdere jaren bloeien en blijven groeien. De planten moeten dan wel beter bestand zijn tegen slechtere weeromstandigheden, en verhouting zou kunnen helpen tegen droogte. Daar hebben we in samenwerking met IBL collega’s Frederic Lens en Salma Balazadeh nu aanwijzingen voor.’
Daarmee zou AHL15 van grote waarde kunnen zijn in de gewasteelt. ‘Door klimaatverandering wordt droogte een steeds groter probleem. Dan zou dit, zeker in extremere gebieden, een manier zijn om alsnog gewassen te kunnen verbouwen. Het gen is in de basis al aanwezig bij alle bloeiende planten, dus je zou het alleen hoger tot expressie moeten brengen,’ meent Offringa.
Samen op zoek naar het achterliggende mechanisme
De hoogleraar wist al tijdens de publicatie over de meerjarigheid, dat het gen ook het verschil maakt tussen verhouten en niet verhouten. Hij wachtte bewust met het publiceren. ‘Dat scheelde een enorme analyse van twee eigenschappen in één publicatie, en gaf eerste auteur Arezoo Rahimi de tijd om het achterliggende mechanisme uit te zoeken,’ vertelt hij. ‘Dat heeft ze in samenwerking met een Duitse en een Tsjechische groep gedaan.’
De basis voor houtformatie
Een verklaring voor het verhouten is het aansturende vermogen van het veelzijdige gen. AHL15 dirigeert verschillende andere genen, waardoor de plant onder meer het celdelingshormoon cytokinine in stengels aanmaakt. Cytokinine zorgt ervoor dat stengels in de dikte groeien: de basis voor houtformatie in planten. Analyses in Tsjechië bevestigden inderdaad dat cytokinine in verhoogde concentraties in stengels van de mutante Arabidopsis planten aanwezig is.’
Gen AHL15 als interessant onderwerp voor onderzoek
Offringa vermoedt dat de nu gevonden eigenschappen slechts het topje van de ijsberg zijn. ‘We willen weten welke andere genen AHL15 allemaal aanstuurt. Want zoveel eigenschappen die afhankelijk zijn van één gen is wel heel bijzonder. Samen met Lens en Balazadeh en onderzoeksgroepen uit Wageningen en Groningen willen we in ieder geval het effect van verhouting op droogteresistentie en het gebruik van verhoute stengels voor de isolatie van biomaterialen verder onderzoeken. Voorlopig zijn we zeker nog niet klaar met ALH15.’
Lees meer
De publicatie van 15 maart in Current Biology.