Luchtige stengels
Planten groeien naar het licht toe. Een fenomeen dat onderzoekers fascineert. Nu laten onderzoekers in Zwitserse onderzoekers in Science zien dat het hebben van luchtgaten in jonge stengels helpt om te bepalen waar het licht vandaan komt.
Fototropisme is het fenomeen van naar het licht toe groeien. Om te bepalen waar het licht vandaan komt gebruiken planten receptoren die gevoelig zijn voor blauwlicht. Blauwlicht zet deze receptoren aan, waarna ze de distributie van auxine beïnvloeden. Komt er evenveel blauwlicht van alle kanten dan blijft de hoeveelheid auxine overal gelijk. Maar ontvangt een kant van de stengel meer blauw licht dan gaan de receptoren maar aan een kant van de stengel aan, en ontstaat er een auxine gradiënt, wat de stengelgroei beïnvloed: de stengel buigt naar het licht. Maar hoe het precies komt dat de blauwlicht receptoren maar aan een kant aangaan was onbekend.
Dat wil zeggen, tot nu. Zwitserse onderzoekers stuitte op een zandraket zaailing waarvan de jonge stengel doorzichtig was. Toen ze bestudeerde wat voor effect deze doorzichtigheid had, viel het op dat dit plantje minder fototropisme vertoonde. Het reageerde nog wel op blauwlicht, maar heel langzaam. En lang niet altijd als verwacht. Dit bleek trouwens niet aan de blauwlicht receptoren te liggen. Die functioneerde nog prima.
Luchtige stengels zorgen voor de nodige verstrooiing van het licht
Tijdens het ontrafelen van dit mysterie viel een ding op. Zaailingen met een doorzichtige stengel zonken wanneer ze in het water kwamen. Normale zandraket zaailingen blijven wel drijven, wat suggereert dat ze meer lucht bevatten. Om dit te analyseren bekeken de onderzoekers stengel doorsneden onder de microscoop. Bij normale zaailingen zagen de onderzoekers daar waar drie cellen samenkomen een holle ruimte. Die ruimte bleek bij de doorzichtige zaailingen gevuld te zijn.
Vervolgens bestudeerde de onderzoekers wat het effect hiervan op de doorlaadbaarheid van licht is. Daar waar in normale planten de holle ruimtes het licht strek verstrooit, gebeurde dit niet bij de doorzichtige zaailingen. De holle, lucht bevattende ruimtes zorgen dus dat in de stengel er een sterker gradiënt van blauwlicht ontstaat.
Als laatste bestudeerde de onderzoekers wat voor effect dit heeft op het aanslaan van de blauwlicht receptoren. Hierbij zagen ze dat als normale zaailingen blauwlicht van een kant krijgen, alleen de blauwlicht receptoren aan de licht ontvangende kant aangaan. Dit in tegenstelling tot de doorzichtige zaailingen, hier gingen de blauwlicht receptoren overal in de stengel aan. Ze namen geen licht gradiënt waar.
Luchtige stengels zorgen dus voor de nodige verstrooiing van het licht. Alleen zo kan er een licht gradiënt ontstaan dat sterk genoeg is voor blauwlicht receptoren om dit te kunnen onderscheiden. Zo kunnen planten naar het licht toe groeien.
Literatuur
Ganesh M. Nawkar et al., (2023) Air channels create a directional light signal to regulate hypocotyl phototropism. Science382,935-940. DOI: 10.1126/science.adh9384
Plant en Zo 