Plant & zo
Plantenwetenschap en meer
Gestrande ontwikkeling
Planten planten zich voort via een dubbele bevruchting. Ze krijgen geen tweelingzaadjes, maar een van de twee spermacellen bevrucht een eicel. De tweede spermacel is nodig voor de bevruchting van de centrale cel. Om zo het endosperm te vormen, weefsel dat het ontwikkelende embryo ondersteund in z’n groei en ontkieming. Het endosperm heeft dus een belangrijke functie. Maar soms lukt het niet om deze goed uit te voeren. Zoals na een kruising tussen twee soorten met een verschillend aantal genomen. Dan strandt de ontwikkeling van het embryo. Onderzoekers uit Zweden en Duitsland hebben nu ontdekt waarom.
Na de bevruchting ontwikkelt endosperm zich door eerst zo veel mogelijk de nucleus te vermenigvuldigen zonder dat er een celdeling op volgt. Pas nadat er de gewenste aantallen nuclei zijn komt de celvorming op gang. Maar dit gebeurt niet wanneer de ouders van het endosperm geen gelijke hoeveelheid genomen hadden. Met als gevolg dat ook de ontwikkeling van het embryo stopt.
Met een beetje ABA kunnen onderzoekers het endosperm helpen
Om te bestuderen wat er nu precies voor zorgt dat in het endosperm geen celvorming plaatsvindt keken de onderzoekers naar welke genen er opdat moment aan staan in het endosperm. Zo ontdekte de onderzoekers dat de genen voor het maken, verwerken en reageren op de droogte stress manager ABA zich anders gedroegen. Dit had als gevolg dat er meer ABA aanwezig was in het endosperm wanneer de ouders geen gelijk aantal genomen heeft.
De grote vraag was nu waarom was er meer ABA aanwezig? Was het de oorzaak dat de celdeling niet op gang komt, of een poging van het endosperm om te redden wat er te redden valt? Om deze te beantwoorde schakelde de onderzoekers de afbraak van ABA uit. Ze zagen dat er meer zaden van ouders met een ongelijk aantal genomen het overleefde. Maar schakelde de onderzoekers de synthese van ABA uit, dan overleefde er juist minder. Dat ABA juist nodig is om te overleven bevestigde de onderzoekers door zaden van ouders met een ongelijk aantal genomen op groeimedium te groeien. Met extra ABA in het medium overleefde er meer zaden.
Het endosperm probeert dus te redden wat er te redden valt. Met een beetje extra ABA kunnen onderzoekers het helpen om zaden van ouders met een ongelijk aantal genomen goed te laten ontwikkelen. Nu dit betekent is kunnen we zaden uit kruisingen van planten met een ongelijk aantal genomen ondersteunen, en hopelijk zo nieuwe planten ontwikkelen.
Literatuur
Wenjia Xu, Hikaru Sato, Heinrich Bente, Juan Santos-González, Claudia Köhler (2022) Endosperm cellularization failure induces a dehydration stress response leading to embryo arrest. The Plant Cell, koac337, https://doi.org/10.1093/plcell/koac337
Plant en Zo 