Plant & zo
Plantenwetenschap en meer
Jeugdige wortels
Net als mensen gaan planten door verschillende levensfasen. Na het ontkiemen beginnen ze als zaailing en groeien vervolgens uit tot een volwassen plant die, wanneer de omstandigheden gunstig zijn, gaat bloeien en zaden vormt. Deze stadia zijn in het bovengrondse gedeelte van de plant goed te onderscheiden. En we weten hoe de plant de overgang tussen de fasen reguleert. Minder duidelijk was of wortels ook verschillende levensfasen hebben, en hoe de plant de overgang daarvan regelt. Een groep Amerikaanse onderzoekers met hulp van onderzoekers uit Nederland en Engeland zochten het uit.
Bovengronds bepalen micro RNAs (miRNAs) of er zaailing of volwassen genen aangaan. De jeugdige miRNA miRNA156 onderdrukt de volwassen genen, terwijl het volwassen miRNA172 de zaailing genen onderdrukt. miRNA156 onderdrukt ook miRNA172. Maar met het ouder worden verminderd de hoeveelheid miRNA156, en kan miRNA172 geleidelijk de volwassen genen aanzetten. Tot zover hoe het er boven de grond aan toe gaat.
Om te kijken of miRNA156 ook onder de grond de eeuwige jeugd bevorderd keken de onderzoekers naar de wortels van planten die meer miRNA156 aanmaken. Ze zagen dat wanneer er meer miRNA156 aanwezig was de wortels langer en meer vertakt waren. Normaal, in net ontkiemde zaailingen zit miRNA156 in de hele wortel, maar met het ouder worden verdwijnt miRNA156 uit de worteltip. Maar in wortels met meer miRNA156 zagen de onderzoekers dat miRNA156 langer in de worteltip bleef zitten.
Ook in wortels onderdrukt miRNA156 de volwassen genen
Om uit te zoeken hoe dit de groei en vertakkingen van de wortels beïnvloed bestudeerde de onderzoekers de expressie van de groeikern gen PLETHORA 2 in de worteltip. Dit gen is nodig om te voorkomen dat de stamcellen in de groeikern zich gaan specialiseren. Onder normale omstandigheden is de hoeveelheid PLETHORA 2 grotendeels constant, alleen rond de derde dag na ontkieming neemt de hoeveelheid even toe om daarna weer terug te keren naar de beginwaarden. Het tijdelijk toenemen van PLETHORA2 geeft de groeikern de kans om te groeien. En voor dikkere wortels. Dit uitdijen stopt op het moment dat de hoeveelheid PLETHORA 2 weer omlaag gaat.
Maar wanneer met meer miRNA156 is de hoeveelheid PLETHORA 2 lager. Ook gaat pas later, rond de vierde dag, hoeveelheid PLETHORA 2 omhoog, maar minder dan onder normale omstandigheden. En dit, zo zagen de onderzoekers, had niet alleen een effect op de grote van de groeikern, maar ook op de hoeveelheid wortelvertakkingen.
Vervolgens onderzochten de onderzoekers of de toename van de hoeveelheid wortel vertakkingen een direct gevolg was van een verminderde hoeveelheid PLETHORA 2. Planten met die PLETHORA 2 onderdrukte hadden meer vertakkingen dan de controle planten. Terwijl planten met meer PLETHORA 2 juist minder vertakkingen hadden. Dit suggereert dat de hoeveelheid PLETHORA 2 inderdaad het aantal wortel vertakkingen beïnvloed.
Uit dit alles blijkt dat ook in wortels onderdrukt miRNA156 de volwassen genen. En kunnen we verschillende levensfasen van de plant onderscheiden. Met het volwassen worden van de plant, krijgt deze dikkere wortels, en vormt minder vertakkingen. Klaar voor een nieuwe fase van z’n leven.
Literatuur
Marta J. Laskowski, Helene C. Tiley, Yiling Fang, Anabel Epstein, Yuyang Fu, Roberto Ramos, Thomas J. Drummond, Renze Heidstra, Priyanka Bhakhri, Tobias I. Baskin, Ottoline Leyser (2022) The miR156 juvenility factor and PLETHORA 2 form a regulatory network and influence timing of meristem growth and lateral root emergence. Development 149 (21): dev199871. doi: https://doi.org/10.1242/dev.199871
Plant en Zo 