Plant & zo
Plantenwetenschap en meer
Vrucht ontwikkeling
Aardbeien, appels, peren, bananen, maar ook komkommers, tomaten, paprika, en pompoenen, alle vruchten. Allemaal beschermen ze de zaden van de plant. Verspreiden deze. Omdat wij en andere dieren ze plukken, meenemen, opeten. Ook zijn er talloze zaadloze vruchten. Speciaal voor ons gekweekt. Maar we weten eigenlijk niet echt hoe dit mogelijk is.
De ontwikkeling van zaden en vruchten begint allemaal bij de bevruchting. In tegenstelling tot de enkele bevruchting die plaatsvindt bij ons mensen en de dieren om ons heen, hebben bloeiende planten een dubbele bevruchting. De eerste bevruchting is het bekende samensmelten van ei- en spermacellen, wat resulteert in de ontwikkeling van een embryo.
De tweede bevruchting is de versmelting van een tweede spermacel met de twee kernen van de centrale cel, dit resulteert in de ontwikkeling van het endosperm. Van het endosperm is lang gedacht dat het puur als reservevoedsel voor het toekomstige zaadje dient. Maar recente onderzoeken wijzen erop dat het ook een taak heeft in het coördineren van embryo, zaadhuid en vruchtvlees ontwikkeling. Het is namelijk wel zo handig als dit allemaal een beetje synchroon loopt.
Niet zaadproductie, maar endosperm ontwikkeling is essentieel voor vruchtvlees ontwikkeling
Amerikaanse onderzoekers onderzochten hoe het endosperm de ontwikkeling van fruit in gang zet, in aardbeien. Ze bestudeerde mutanten die ondanks de dubbele bevruchting nauwelijks vruchtvlees maakte. Eerst vergeleken de onderzoekers de genen die aan en uitstonden in de mutant aardbei met die in een gewone aardbei. Wat ze ontdekte; de genen voor de productie van de plantenhormonen auxine en gibberellinezuur stonden uit. Het toedienen van auxine en gibberellinezuur aan de mutant aardbei zorgde allebei dan ook dat de vruchtvlees productie op gang kwam.
Auxine, zo zagen de onderzoekers vervolgens, kwam niet van de embryo, maar van het endosperm. Gelijk na de bevruchting komt auxine productie in het endosperm op gang. Vervolgens stimuleert auxine vruchtvlees productie. Komt de auxine productie niet op gang, dan is er geen vrucht. Dit bleek niet alleen in aardbei zo te zijn maar ook in de model plant Arabidopsis (zand raket), en waarschijnlijk ook voor andere bloeiende planten.
Niet zaadproductie, maar endosperm ontwikkeling is essentieel voor vruchtvlees ontwikkeling. Dit verklaart niet alleen hoe de mutanten nauwelijks vruchtvlees maakten, maar kan ook verklaren hoe zaadloze vruchten mogelijk zijn. Er kan tenslotte ook een mutatie plaatsvinden die auxine en gibberellinezuur productie opgang brengt zonder dat er een bevruchting was.
Literatuur
Guo L., Luo X., Li M., Joldersma D., Plunkert M., Liu Z. (2022) Mechanism of fertilization-induced auxin synthesis in the endosperm for seed and fruit development. Nature Communications 13, 3985 https://doi.org/10.1038/s41467-022-31656-y
Plant en Zo 