Gentse wetenschappers ontrafelen een mechanisme dat bladgroei stimuleert

bladerenMechanismen die de grootte van planten bepalen, hebben wetenschappers van alle tijden gefascineerd, maar zijn tot nu toe grotendeels ongekend. Een internationaal onderzoeksteam onder leiding van plantwetenschappers verbonden aan VIB en Universiteit Gent rapporteren in het vaktijdschrift The Plant Cell een belangrijke doorbraak. De wetenschappers identificeerden een eiwitcomplex dat de overgang controleert van celdeling naar celspecialisatie. Door dit complex langer actief te houden in het blad zijn er meer cellen die delen, wat leidt tot grotere bladeren. Deze kennis kan onder andere gebruikt worden om de veredeling van planten te sturen naar hogere opbrengsten.

Dirk Inzé: “In het VIB departement van Planten Systeembiologie onderzoeken we de groei en ontwikkeling van planten. Hoe meer kennis we op die manier opdoen, hoe beter we de veredeling van gewassen kunnen sturen. We hebben nu een sleutelmechanisme blootgelegd dat de vorming van nieuwe cellen bij het groeien van bladeren bepaalt. Dit is een mijlpaal in het begrijpen hoe planten groeien”.

Grotere bladeren door meer delende cellen

Het delen van cellen is essentieel voor de groei en ontwikkeling van meercellige organismen zoals planten en dieren. Bij de groei van een blad kunnen twee verschillende fasen onderscheiden worden naargelang de delingsactiviteit van de cellen. Tijdens de eerste fase worden veel nieuwe cellen gevormd doordat de cellen in het blad heel actief delen. Tijdens de tweede fase neemt die celdelingsactiviteit nagenoeg volledig af. De cellen nemen sterk toe in grootte (celstrekking) en krijgen een bepaalde specialisatie mee. In een klein blaadje dat net ontsproten is, bevinden alle cellen zich in de eerste celdelingsfase. Naarmate het blad ouder wordt, beginnen de cellen aan de top van het blad over te gaan naar de tweede specialisatiefase. Hoe langer de cellen van een blad in de eerste delingsfase blijven, hoe meer cellen er gevormd worden en hoe groter het blad kan worden. Het was gekend dat het eiwit ANGUSTIFOLIA3 (AN3) een belangrijke rol speelt in het bepalen van de duur en de activiteit van celdeling. Echter de manier waarop AN3 dit doet was tot nu toe ongekend.

Technologisch hoogstandje

Om de rol van een eiwit in een groeiproces te achterhalen, maakt men doorgaans gebruik van planten waarin het eiwit werd uitgeschakeld of werd toegevoegd. Door vervolgens het effect van zo’n “afwijkende” situatie op de ontwikkeling van de plant te bestuderen, kan men in veel gevallen de functie van het eiwit bepalen. Ondanks deze aanpak is het nog steeds zoeken naar een speld in een hooiberg. Plantwetenschappers van VIB en UGent zetten daarom de allernieuwste technologieën in waarbij het effect van een “afwijkende” situatie op alle genen en alle eiwitten in één keer geanalyseerd werd. Op die manier slaagden ze erin om de functie van AN3 aan te tonen in het modelplantje Arabidopsis.

DNA uitpakken om genactiviteit aan te schakelen

Iedere cel van een bepaalde plant bevat dezelfde genetische informatie die vervat ligt in het DNA. DNA zit verpakt in een compacte structuur, het chromatine. Wanneer bepaalde genen geactiveerd moeten worden, wordt het chromatine op de overeenkomstige plaatsen uitgepakt waardoor die zones van het DNA toegankelijk worden. Dit gebeurt door zogenaamde “chromatine remodeling” complexen. Onderzoek onder leiding van Dirk Inzé toonde aan dat AN3 zijn functie uitoefent als onderdeel van zo’n chromatine remodeling complex. Meer bepaald stuurt AN3 het chromatine remodeling complex naar specifieke stukken DNA waar genen liggen die celdelingsactiviteit stimuleren. Hoe langer AN3 actief blijft en het complex blijft rekruteren, hoe meer cellen blijven delen en hoe groter plantonderdelen kunnen worden. Met behulp van dit AN3 eiwitcomplex regelt de plant de duur van de celdelingsfase in het blad en dus de overgang van celdeling naar celspecialisatie.

Het onderzoek werd uitgevoerd in samenwerking met de University of Pennsylvania (VS), het Franse Institut de Biologie des Plantes, de Poolse University of Warsaw en de Poolse Academy of Sciences. De resultaten kunnen gebruikt worden om de veredeling van planten beter te sturen naar bijvoorbeeld planten met een grotere opbrengst.

Publicatie:
Liesbeth Vercruyssen et al.

ANGUSTIFOLIA3 binds to SWI/SNF chromatin remodeling complexes to regulate transcription during Arabidopsis leaf development.

The Plant Cell online 17 januari 2014 doi: 10.1105/tpc 113.115907

VIB (Vlaams Instituut voor Biotechnologie) is een non-profit onderzoeksinstituut in de levenswetenschappen. 1.300 wetenschappers verrichten strategisch basisonderzoek naar de moleculaire basis van het menselijk lichaam, planten en micro-organismen. Via een partnerschap met vier Vlaamse universiteiten – UGent, KU Leuven, Universiteit Antwerpen en Vrije Universiteit Brussel – en een stevig investeringsprogramma bundelt VIB de krachten van 76 onderzoeksgroepen in één instituut. Hun onderzoek leidt tot een betere kennis van het leven. Met zijn technologietransfer streeft VIB ernaar om onderzoeksresultaten te vertalen in nieuwe economische activiteit en in producten ten dienste van de consument en de patiënt. VIB ontwikkelt en verspreidt een breed gamma aan wetenschappelijk onderbouwde informatie over alle aspecten van de biotechnologie. Meer info op www.vib.be.

De Universiteit Gent (UGent), is met meer dan 35 000 studenten één van de grootste universiteiten van het Nederlandse taalgebied. Het opleidingsaanbod omvat vrijwel alle academische opleidingen die in Vlaanderen worden ingericht. De UGent profileert zich als een open, sociaal geëngageerde en pluralistische universiteit in een internationaal perspectief. Meer info op www.UGent.be.

LAAT EEN REACTIE ACHTER

Please enter your comment!
Please enter your name here