Verstrooiing
Het wel of niet verstrooien van zaden is een van de verschillen tussen niet en wel gedomesticeerde planten. Het niet verstrooien maakt het oogsten van die zaden een stuk makkelijker. Het is dan ook niet verwonderlijk dat onderzoekers willen weten hoe dit verstrooiingsproces werkt. En welke genen verantwoordelijk zijn. Voor grassen, zoals tarwe en rijst, is veel bekend over het mechanische aspect van verstrooiing. Maar nu hebben Amerikaanse onderzoekers ontdekt welk gen nodig is om dit mechaniek in werking te zetten.
Om toekomstige verstrooiing mogelijk te maken, bouwen planten breekpunten in. Plekken die minder verstevigd zijn en makkelijk kunnen afbreken. Ze zitten aan de uiteinden van het steeltje van een blad, maar ook op de plek waar een zaadje aan de rest van de plant vast zit.
Om deze plekken minder stevig te hebben de celwanden van de cellen op deze plekken vaak meer lignine. Zo lang de cellen met meer lignine in hun celwand leven is er niks aan de hand. Maar zodra ze sterven en krimpen breekt hun verbinding met buurcellen. Maar wat dit sterven in gang zet is moeilijk te onderzoeken, omdat de genen die de hoeveelheid lignine reguleren en het ingang zetten van het sterven overlappen. Daarom gebruikte de onderzoekers de groene naaldaar, een grassoort waar de breekpunten geen extra lignine heeft.
Uit eerder onderzoek kregen de onderzoekers de hint dat SH1, voor SHATTERING1, betrokken kon zijn bij de verstrooiing van de zaden. Om dit te checken creëerden de onderzoekers naaldaar planten die geen SH1 hadden. Waar naaldaar planten met SH1 hun zaden loslieten, bleven planten zonder SH1 hun zaden stevig vasthouden. De onderzoekers bestudeerde de hoeveelheid lignine op breekpunten van planten met en zonder SH1. Hierbij zagen ze dat er geen verschil was. SH1 loze planten houden hun zaden dus niet vast omdat ze minder lignine bevatten.
SH1 beïnvloed de auxine dynamiek van breekpuntcellen
Om erachter te komen hoe SH1 er dan wel voor zorgt dat de plant z’n zaden verstrooit bestudeerde de onderzoekers de planten in de dagen voorafgaand aan de verstrooiing nauwkeurig. Hierbij viel op dat in planten met SH1 het breekpunt langzaam van groen naar geel kleurde. Dit was niet het geval in SH1-loze planten. Deze verkleuring bleek het geval te zijn van een vermindering van chlorofyl, een teken dat de cellen doodgingen.
Omdat de onderzoekers wisten dat plantenhormonen een rol kunnen hebben in het verstrooiingsproces bestudeerde ze het effect van deze hormonen op planten met SH1. Hierbij zagen ze dat het aanbrengen van auxine op het breekpunt ervoor zorgde dat dat planten met SH1 hun zaden langer bij zich houden. Inzoomend op SH1-loze breekpuntcellen zagen de onderzoekers dat het de locatie van auxine in deze cellen belangrijk was. Auxine in SH1-loze cellen bleek zich meer bij het chlorofyl op te hopen dan in cellen met SH1.
Om te bevestigen dat SH1 inderdaad auxine beïnvloed, analyseerde de onderzoekers het verschil in genexpressie tussen breekpuntcellen met en zonder SH1. Hierbij viel op dat veel auxine-gerelateerde genen een andere expressie hadden in SH1-loze breekpuntcellen dan in breekpuntcellen met SH1.
Het lijkt er dus op dat SH1 de dynamiek van auxine in breekpuntcellen beïnvloed. Hoe SH1 dit precies doet is nog niet helemaal duidelijk. Daarvoor zo zeggen de onderzoekers is meer onderzoek nodig. Maar dit onderzoek laat zien dat SH1 met behulp van auxine het breekpuntmechaniek inwerking zet.
Literatuur
Yu, Y., Hu, H., Voytas, D.F., Doust, A.N. and Kellogg, E.A. (2023), The YABBY gene SHATTERING1 controls activation rather than patterning of the abscission zone in Setaria viridis. New Phytol. https://doi.org/10.1111/nph.19157
Plant en Zo 