Langere wortels bij zomers weer
Hitte en droogte komen vaak als een paar. Alhoewel er al redelijk veel bekend is hoe het bovengrondse deel van planten hiermee om gaan, weten we minder over hoe wortels op de combinatie van hitte en droogte reageren. Om hier verandering in te brengen hebben Wageningse onderzoekers dit bestudeerd.
Het eerste wat de onderzoekers deden was bevestigen dat de wortels inderdaad op de combinatie van hitte en droogte reageerde. Hiervoor groeide ze zandraket zaailingen in potgrond in verschillende condities. Zo vergeleken ze de zaailingen groeiend in 20C en 28C. Daarnaast vergeleken ze het verschil tussen geen water te kort, met een klein beetje water te kort. Was er genoeg water dan waren de wortels van zaailingen groeiend op 20 en 28C ongeveer even lang. Maar bij een te kort aan water waren de wortels van zaailingen groeiend bij 28C langer. Er was dus inderdaad ook bij wortelgroei een reactie op de combinatie van hitte en droogte.
Vervolgens begonnen de onderzoekers met het uitpluizen welke genen het hitte-droogte protocol in de wortels aansturen. Het eerst keken ze naar de waterstress protocol genen SnRK2. De wortels van planten die geen SnRK2 bezaten reageerde minder op de combinatie van hitte en droogte dan planten waar SnRK2 wel aanwezig was. Suggererend dat SnRK2 een van de aansturende genen is.
Wanneer COP1 afneemt neemt de wortellengte toe
Hierna onderzochten de onderzoekers de temperatuurstress protocol genen. Ze bestudeerde het effect op de afwezigheid van veel van deze genen. Maar alleen bij afwezigheid van de COP1 aanstuurders reageerde planten meer op de combinatie van hitte en droogte. De wortels waren nog langer dan in planten met COP1.
Daarop besloten de onderzoekers de invloed van hitte-droogte op het aanschakelen van COP1 te analyseren. Dit deden ze door een COP1 schakelaar aan het gen voor een fluorescerend eiwit te koppelen, zodat bij het aanschakelen van COP1 ook het gen voor het fluorescerend eiwit aangaat. Ze zagen dit fluorescerend eiwit vooral in de wortelharen. Maar alleen onder normale omstandigheden, bij de combinatie hitte-droogte was het eiwit nog nauwelijks zichtbaar. Ook wanneer deze planten SnRK2 miste was het fluorescerend eiwit nauwelijks zichtbaar. Dit is een beetje tegenstrijdig, omdat het aan de ene kant suggereert dat als gevolg van het hitte-droogte protocol COP1 afneemt waardoor de wortel lengte kan toenemen. Maar in het geval van SnRK2 loze planten gebeurt dit niet, ondanks dat er weinig COP1 aanwezig is.
SnRK2 is nodig om een stabiele hoeveelheid HY5 op pijl te houden
Om hierin meer duidelijkheid te krijgen bestudeerde de onderzoekers het effect van een bekende COP1 aanstuurder, HY5. Tijdens het bestuderen van het effect van hitte en droogte van HY5 viel het op dat als er alleen hitte is de plant HY5 in wortelharen snel afbreekt. Maar is er spraken van zowel hitte als droogte dan blijft de hoeveelheid in wortelharen aanwezige HY5 gelijk. Is COP1 echter afwezig dan blijft HY5 ook bij alleen hitte in gelijke hoeveelheid aanwezig. Maar is SnRK2 afwezig, dan zagen de onderzoekers ook bijna geen HY5 in de wortelharen.
Dit alles samen suggereert dat SnRK2 nodig is om een stabiele hoeveelheid HY5 op pijl te houden. Alleen in dat geval kan hitte-droogte protocol aanstuurder COP1 de hoeveelheid HY5 bij hitte en droogte beïnvloeden. Bij hitte en droogte neemt de hoeveelheid COP1 af, waardoor de hoeveelheid HY5 kan toenemen. En alleen bij toename van HY5 neemt de wortellengte ook toe. Maar dit alles hangt af van de begin waarde van HY5, is HY5 afwezig, dan heeft COP1 niks om te reguleren.
Literatuur
Scott Hayes, Cheuk Ka Leong, Wenyan Zhang, Marthe Lamain, Jasper Lamers, Thijs de Zeeuw, Francel Verstappen, Andreas Hiltbrunner, Christa Testerink (2023) Warm temperature and mild water stress cooperatively promote root elongation. bioRxiv 2023.11.30.569400; doi: https://doi.org/10.1101/2023.11.30.569400
Plant en Zo 