Soepele cellen voor groei
We staan er niet bij stil maar groei, van organismen, organen, en weefsels is sterk gecoördineerd. Pas als er iets misgaat zien we dit. Of misschien ook niet, zien we het niet als een fout, maar meer als een mooie nieuwe eigenschap. Een van de dingen die handig zijn om te coördineren is de groei tussen verschillende cellagen. Helemaal bij planten, waar de verschillende cellagen met elkaar verbonden zijn is deze coördinatie cruciaal. Nu laten een groep van Britse en Chinese onderzoekers zien hoe genen de mechanische interacties tussen cellagen kunnen controleren.
Om dit te kunnen bestuderen keken de onderzoekers in eerste instantie naar blaaskruid, een klein drijvend waterplantje met lange dunne steeltjes en draadachtige blaadjes. Om meer precies te zijn, ze bestudeerde blaaskruid plantjes die zich net wat minder goed ontwikkelde, en korte steeltjes hadden. De steeltjes van deze plantjes vergeleken de onderzoekers met steeltjes van normale blaaskruid plantjes. Waar ze bij plantjes met normale steeltjes, veel hole ruimtes zagen, tussen cellen zoals de ruimtes tussen de spaken van een wiel. Waren deze hole ruimtes kleiner in de blaaskruid plantjes met korte steeltjes, en kromme spaken.
Om de mogelijke oorzaak van het geobserveerde fenotype van de blaaskruid plantjes met korte steeltjes te vinden, maakte de onderzoekers computersimulaties. Zo konden ze het effect van verschil in groei en druk tussen de verschillende cellagen bestuderen. Hierbij ontdekte ze dat draaiing, de kromme spaken, gezien in de planten met korte steeltjes, optreed op het moment dat de buitenste cellaag niet meer kan groeien.
Brassinosteroide geeft de cellen een losser korset
Vervolgens keken de onderzoekers naar wat er genetisch anders is tussen de normale en kleine blaaskruid plantjes. Hierbij stuiten de onderzoekers op verschillen in het gen DWARF. Een gen dat codeert voor een enzym nodig voor de productie van brassinosteroide. Groeide de onderzoekers de kleine blaaskruid plantjes in aanwezigheid van brassinosteroide dan groeide ze net zulke lange stengels als hun normale soortgenoten.
De grote vraag was nu hoe zorgt brassinosteroide voor de normale groei. Een hint kwam van de invloed die brassinosteroide heeft op de uitrekking van een net ontkiemde zaailing. Hier zorgt brassinosteroide voor soepele celwanden. De onderzoekers voerde deze eigenschap toe aan de computersimulaties. Deze lieten zien dat wanneer de cellen van de buitenste cellaag soepele cellen hadden, deze zich beter konden uitstrekken en mee konden groeien met de cellen binnen in de steel.
Brassinosteroide gaf de cellen een losser korset, en zo de ruimte om mee te bewegen met buurcellen. Bij afwezigheid van brassinosteroide was dit korset te strak ingebonden, en was er geen bewegingsruimte. Met verdraaiingen en verlies aan holle ruimtes als gevolg.
Literatuur
Robert Kelly-Bellow et al., (2023) Brassinosteroid coordinates cell layer interactions in plants via cell wall and tissue mechanics. Science380,1275-1281. DOI: 10.1126/science.adf0752
Plant en Zo 