Zoete duplicatie
Sommige bloemen hebben een speciale holle uitstulping waarin ze hun nectar bewaren, ook wel een nectar spoor genoemd. Hoe deze evolutionair tot stand zijn gekomen is vaak nog een raadsel. Nu laten Colombiaanse onderzoekers in het blad Annals of Botany weten dat ze misschien wel het gevolg van een gen duplicatie zijn.
De bloemen van Tropaeolum longifolium kun je maar op een manier in tweeën delen. Ze hebben een duidelijk een linker- en rechter-, boven-, en onderkant. Met als duidelijkste oorzaak van deze symmetrie, het nectar spoor dat zich in het midden aan de onderzijde van de bloem bevind. Onduidelijk was alleen, hoe zorgt de plant ervoor dat het nectar spoor zich vormt.
Om dit uit te zoeken besloten de onderzoekers te bestuderen welke genen aanstaan tijdens de ontwikkeling van het nectar spoor. Hierbij viel op dat een gedupliceerd gen, TCP4L1 en TCP4L2, al vroeg in de bloem ontwikkeling aanstaat. Ook staan ze allebei op de zelfde plekken in de ontwikkelende bloemen aan.
De duplicatie of TCP4 creëerde de mogelijkheid om een nectar spoor te ontwikkelen
Totdat het moment komt om het nectar spoor te ontwikkelen. Op de plaats van het toekomstige nectar spoor staat alleen TCP4L2 aan, maar niet TCP4L1. Al zagen de onderzoekers wel dat later in de ontwikkeling TCP4L1 ook aanstaat in delen van het nectar spoor. Maar niet op de plek waar de plant nectar maakt, daar staat alleen TCP4L2 aan. TCP4L1 en TCP4L2 zijn gen aan/uit zetters. Dat TCP4L2 specifiek aanstaat tijdens de groei van het nectar spoor suggereert dat dit gen de genen aanzet die nodig zijn om het nectar spoor te vormen.
Om te checken dat duplicatie van dit gen echt verantwoordelijk is voor het vormen van het nectar spoor, analyseerde de onderzoekers de aanwezigheid van TCP4 in andere planten. Hierbij viel het op dat planten die bloemen met een nectar spoor hadden twee versies van het TCP4 gen hadden. Terwijl in planten die bloemen zonder nectar sporen er maar een kopie aanwezig was.
Het lijkt er op dat de duplicatie van TCP4 in Tropaeolum longifolium de ruimte heeft gecreëerd om een nectar spoor te kunnen ontwikkelen. Al is meer onderzoek nodig om te ontrafelen hoe TCP4L2 de groei van het nectar spoor reguleert.
Literatuur
Sebastián Martínez-Salazar, Elena M Kramer, Favio González, Natalia Pabón-Mora, (2023) Spatio-temporal expression of candidate genes for nectar spur development in Tropaeolum (Tropaeolaceae: Brassicales), Annals of Botany, mcad164, https://doi.org/10.1093/aob/mcad164
Plant en Zo 