Stoppen met delen
Een blad bestaat uit meerdere soorten cellen. Niet alleen vanbinnen, maar ook op het oppervlak zijn er verschillende cel soorten. Zo zijn er de haarcellen en huidmondjes. Daarnaast zijn er de zogenaamde stoepcellen, die het leeuwendeel van het bladoppervlak bedekken. Deze stoepcellen zien er onder de microscoop uit als in elkaar passende puzzelstukjes. Maar wat ervoor zorgt dat deze cellen zich ontwikkelen tot de genoemde puzzelstukjes was tot nu toe onbekend. Nu hebben Belgische en Britse wetenschappers ontdekt dat SMR1, een celdeling rem, ervoor zorgt dat de voorlopers van de stoepcellen zich ontwikkelen als stoepcellen.
Stoepcellen delen hun voorlopers met de huidmondjes. Na een asymmetrische deling ontwikkeld de kleine cel zich tot huidmondje, terwijl de grotere cel de keuze heeft of zich opnieuw asymmetrisch te delen of zich te ontwikkelen tot stoepcel. Wat die keuze beïnvloed was onbekend.
Om dit te onderzoeken wende de onderzoekers zich tot een celdeling mutant, een plant zonder SMR1. De onderzoekers zagen dat de bladeren van deze SMR1 loze planten meer stoepcellen hadden en verhoudingsgewijs minder huidmondjes. Toen de onderzoekers goed keken, bleek dit te komen omdat de stoepcellen vaker deelden. Naast symmetrische delingen, zagen de onderzoekers ook stoepcellen asymmetrisch delen, waarbij de kleine cel zich alsnog ontwikkelde tot huidmondje.
Door meer SMR1 te maken zet de plant een rem op celdelingen
Een manier om over te gaan van celdeling tot cel specificatie is door de celcyclus eiwitcomplexen op te breken. Iets, wat eerder onderzoek had aangetoond, SMR1 deed. Om te kijken wat het effect op de stoepcellen was wanneer specifieke celcyclus eiwitcomplexen niet konden vormen, bestudeerde de onderzoekers planten die een van de benodigde eiwitten miste. Dit liet zien dat in planten die zowel het celcyclus eiwitcomplex eiwit CYC2A en SMR1 miste de stoepcellen minder vaak deelden dan in planten die alleen SMR1 miste. Stoepcel voorlopers stoppen dus met delen doordat SMR1 het celcyclus eiwitcomplex van CYC2A uit elkaar haalt.
Voor een plant is het belangrijk om de hoeveelheid huidmondjes in een blad te kunnen reguleren. Onder droge omstandigheden, wil een plant minder water kwijt, en daarom minder huidmondjes. Om te onderzoeken wat de invloed van de hoeveelheid SMR1 hierop is bestudeerde de onderzoekers planten die geen of juist meer SMR1 hadden. De bladeren van planten zonder SMR1 hingen er maar slapjes bij wanneer het te droog was. De bladeren met meer SMR1 hadden hier geen moeite mee.
Door meer SMR1 te maken zet de plant een rem op celdelingen. En zo de hoeveelheid huidmondjes in z’n bladeren reguleren. Zo kan het ervoor zorgen dat tijdens drogen omstandigheden de voorlopers van de stoepcellen eerder stoppen met delen. Zo ontwikkelen er minder huidmondjes, en houd de plant meer water vast.
Literatuur
Dubois, M., Achon, I., Brench, R.A. et al. (2023) SIAMESE-RELATED1 imposes differentiation of stomatal lineage ground cells into pavement cells. Nat. Plants 9, 1143–1153. https://doi.org/10.1038/s41477-023-01452-7
Plant en Zo 