Temperatuur waarnemen
Bij hitte kunnen planten niet zomaar een plekje in de schaduw opzoeken. In plaats daarvan schakelen planten hun hitte protocol in. Nu hebben Duitse en Franse onderzoekers een van de schakelaars van dit protocol gevonden melden ze in Nature.
Het hitte stress protocol behelst onder andere zorgen dat er niet te veel water verdampt. Hiervoor is het hormoon ABA verantwoordelijk. Een van de dingen die ABA als een soort manager reguleert, is de opening en sluiting van de huidmondjes. Zo houdt de plant water binnen. Deze duidelijke reactie op hitte maakt dit een handig instrument om voor hitte tolerantie te selecteren.
Om de hitte schakelaar te vinden, gingen de onderzoekers op zoek naar mutanten die anders op hitte reageerde. Hierbij viel een mutant op, die het TWA1 gen miste, die was veel gevoeliger voor hitte dan andere planten. Planten met een ABA-reporter, die oplichtte in aanwezigheid van ABA, lichtte meer op naarmate er meer TWA1 aanwezig was. Maar deed dit alleen bij temperaturen boven de 25°C. Planten groeiend bij 20°C lichtte niet op.
Extra TWA1 maakt planten beter bestand tegen hitte stress
Om TWA1 verder te bestudeerden vervingen de onderzoekers een deel van TWA1 met het overeenkomstige deel van TWA1 van een plantensoort die bij lagere of hogere temperaturen groeien. Was het vervangende stuk afkomstig van een plant groeiend bij lagere temperaturen, dan lichte de ABA-reporter ook bij een lagere temperatuur op. Maar TWA1 vervangers van planten groeiend bij hogere temperaturen schakelde de ABA-reporter bij hogere tempreraturen aan. TWA1 is dus een temperatuur sensor.
Vervolgens gingen de onderzoekers na met welke andere eiwitten TWA1 samenwerkt. Hierbij viel op dat de samenwerking van gen regulator JAM2 alleen plaatsvind bij hitte stress. TWA1 lijkt zich naarmate de temperatuur toeneemt zich meer en meer te ontvouwen. Hierdoor komt de plek waar JAM2 aan TWA1 bind beschikbaar en bindt JAM2 aan TWA1. Daarnaast zagen de onderzoekers dat TWA1 samenwerkte met gen regulator TPL.
Als laatste gingen de onderzoekers na hoe ze planten met behulp van TWA1 beter hitte bestendig konden maken. Om dit te onderzoeken zorgde de onderzoekers dat planten meer TWA1 aanmaakte. Deze planten deden het bij stress vrije temperaturen net zo goed als planten met minder TWA1. Maar ze bleken beter bestand tegen hogere temperaturen. Nader onderzoek wees uit dat dit kwam omdat ze het hitte protocol meer activeerde.
De temperatuur sensor TWA1 lijkt dus een ideale kandidaat om planten meer hitte bestendig te maken, zonder dat dit ten koste gaat van groei bij stress vrije temperaturen.
Literatuur
Bohn, L., Huang, J., Weidig, S. et al. The temperature sensor TWA1 is required for thermotolerance in Arabidopsis. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07424-x
Plant en Zo 