Vroege deling
Cellen in organismen delen alleen wanneer ze een bepaalde mate van stamcel-identiteit hebben. Nu laten Nederlandse onderzoekers in Development zien dat PLETHORA genen de stamcel-identiteit al gelijk na de bevruchting aanzetten.
Om controle te houden op hun uiterlijk begrenzen organismen welke cellen mogen delen. In het algemeen zijn dit de stamcellen en de cellen die hier direct vanaf stammen. In planten bevinden deze stamcellen zich in de groeikeren van de wortels en de stengel. Wie wanneer en tot waar mag delen bepaald de plant met behulp van een complex management systeem.
Een groep genen die aan de knoppen van dit management systeem zitten zijn de PLETHORA genen. Deze genen bepalen hoe de cel deelt. Door de lengte, de breedte, of misschien diagonaal. Nu is er veel bekend over hoe PLETHORA genen werken in zaailingen en oudere planten, maar niet in embryo’s.
Om na te gaan of de PLETORA genen überhaupt iets doen in embryo’s bestudeerde de onderzoekers eerst of de genen die PLETHORA aanstuurt ook aanstaan gedurende embryo ontwikkeling. De 197 genen aangestuurd door PLETHORA bleken inderdaad aan te staan in embryo’s.
PLETHORA is al vanaf het prille begin nodig om de celdeling te managen
Vervolgens bestudeerde de onderzoekers welke PLETHORA genen waar en wanneer aanstaan in de embryo. In totaal zijn er 6 PLETHORA genen. Alle 6 bleken ze op enig moment gedurende de ontwikkeling van de embryo aan te staan. Elk met z’n eigen patroon. Wat op viel dat twee van de 6 genen, PLETHORA 2 en 4 al net na de bevruchting aanstaan.
De onderzoekers gingen na hoe noodzakelijk PLETHORA 2 en 4 voor de ontwikkeling van de embryo zijn. Dit deden ze door planten zonder zowel PLETHORA 2 als 4 te bestuderen. Of accurater ze bestudeerde planten waar een van de twee PLETHORA genen helemaal was uitgeschakeld, en een maar op halve kracht aanwezig was. Bij ongeveer 25% van deze planten stopte de embryo ontwikkeling al snel na bevruchting.
Bij bestudering van de gestopte embryo’s zagen de onderzoekers dat bij het merendeel van die embryo’s helemaal geen celdeling had plaats gevonden. Bij de embryo’s die wel hadden gedeeld was de deling niet op de verachtte plaats. PLETHORA is dus al vanaf het prille begin nodig om de celdeling te managen.
Als laatste vroegen de onderzoekers zich af of ander PLETHORA genen PLETHORA 2 en 4 konden vervangen. Dit bleek het geval te zijn. Vervingen ze PLETHORA 2 en 4 voor PLETHORA 1 samen met de instructies om de plaats van PLETHORA2 in te nemen, dan stopte er nauwelijks embryo’s met hun ontwikkeling. Dit laat ook zien dat waar en wanneer een PLETHORA gen aanstaat meer bepalend is voor z’n functie dan z’n specifieke form.
Literatuur
Merijn Kerstens, Carla Galinha, Hugo Hofhuis, Michael Nodine, Renan Pardal, Ben Scheres, Viola Willemsen; PLETHORA transcription factors promote early embryo development through induction of meristematic potential. Development 15 June 2024; 151 (12): dev202527. doi: https://doi.org/10.1242/dev.202527
Plant en Zo 