Natuurlijke variatie in het wild

Plant & zo

Plantenwetenschap en meer


Natuurlijke variatie in het wild

In het algemeen willen onderzoekers zoveel mogelijke controle hebben over hun experimenten. Dit helpt om met zekerheid te kunnen zeggen dat een effect dat ze zien er is vanwege de behandeling die ze toegepasten. Hoe meer variatie in de omstandigheden, hoe minder zeker ze ervan kunnen zijn van de oorzaak van het effect. Maar soms heb je meer variatie nodig om te leren hoe iets werkt in het echte leven.

Een goed voorbeeld hiervan is het recent verschenen onderzoek van Engelse en Zweedse onderzoekers. Hierbij keken ze naar hoe natuurlijke variatie het moment van bloeien beïnvloed in de zandraket (Arabidopsis). Over hoe de zandraket beslist om te gaan bloeien is al veel bekend. In het kort, het product van het gen FLC houdt de bloei tegen, en een periode van kou is nodig om FLC voorgoed uit te schakelen.

De uitschakeling van FLC gebeurt op het DNA. Door hierop blokkades op te werpen lukt het niet meer om FLC af te lezen. Deze blokkades komen op het gedeelte van het FLC gen dat het FLC eiwit codeert, maar ook op delen van het FLC gen dat niet codeert voor eiwitten. In dit onderzoek keken onderzoekers hoe de niet-eiwit-coderende delen van het FLC gen de uitschakeling van FLC, en dus het moment van bloeien beïnvloed.

Gecontroleerde condities in het lab lieten zien dat je planten die alleen verschillen in hun niet-eiwit-coderende gedeelte van FLC in twee groepen kunt delen. Een groep die FLC snel en een groep die FLC langzaam uitschakelt in reactie op kou (5°C). De vraag was echter: wat is de invloed van deze natuurlijk variatie in het wild? Hiervoor bestudeerde de onderzoekers snelle en langzame FLC uitschakelende zandraketten die ze groeide op drie verschillende locaties: noord-Zweden, zuid-Zweden en Norwich in Engeland.

Keken ze alleen op het moment van bloeien na de winter, dan bleek dat er nauwelijks verschil was tussen de snelle en langzame FLC-uitschakelaars. Maar, de onderzoekers zagen in een warme herfst wel een verschil. De snelle FLC-uitschakelaars begonnen al met het maken van bloemen voor de winter.

Om te ontdekken waarom zoemde ze in op in hoeverre FLC nog aan stond. Dit deden ze op verschillende momenten tussen ontkieming en het begin van het bloeien. Dit liet zien dat, op alle locaties, er al op het eerste meetmoment variatie in de hoeveelheid FLC was. Daarnaast lieten de metingen van de planten in het iets warmere Norwich zien dat FLC eerst langzaam uitgaat, en dat na 50 dagen na ontkieming er een versnelling in FLC uitschakeling is. Deze versnelling bleek samen te hangen met de door kou geactiveerde VIN3 gen. VIN3 helpt met het opwerpen van de blokkades op het FLC gen, en dus het uitschakelen van FLC.

In zowel de snelle als langzame FLC-uitschakelaars is de FLC uitschakeling door VIN3 ongeveer even snel. Het verschil tussen de snelle en langzame FLC-uitschakelaars, zo stellen de onderzoekers, zit echter in wat zij de ‘najaarsexpressie’ van FLC noemen. Dit is het opgetelde effect van in hoeverre FLC in eerste instantie aanstaat en hoe snel deze weer uitgaat zonder hulp van VIN3. Dit kan ervoor zorgen dat in een warme herfst de snelle FLC-uitschakelaars iets te snel zijn, waardoor FLC al uit is voordat de winter begint, en de plant al in de herfst begint met het maken van bloemen. De temperatuurschommelingen van buiten het lab zorgde voor ontdekking van het effect van de ‘najaarsexpressie’. Dit was waarschijnlijk minder snel gelukt in een lab setting, waar planten groeien in een gestandaardiseerde omgeving. Soms heb je dus niet meer maar minder controle nodig om het effect te zien.

Literatuur

Hepworth, J., Antoniou-Kourounioti, R.L., Berggren, K., Selga, C., Tudor, E.H., Yates, B., Cox, D., Collier Harris, B.R., Irwin, J.A., Howard, M., Säll, T., Holm, S., Dean, C. (2020) Natural variation in autumn expression is the major adaptive determinant distinguishing Arabidopsis FLC haplotypes. eLife 2020;9:e57671

Published by Femke de Jong

A plant scientist who wants to let people know more about the wonders of plant science. Follow me at @plantandzo

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

%d bloggers like this: