Scheefgroeiende wortels
Soms nemen studies een andere wending dan gedacht. Het net in de New Phytologist gepubliceerde studie begon als een onderzoek naar tropisme maar eindigde in een studie over fosfaat en het scheefgroeien van wortels.
Tropisme is het actief naar of van een bepaalde bron groeien. Het duidelijkst zie je dit bij planten met betrekking van de zwaartekracht. Leg ze op hun zij en ze passen hun groei zo aan dat hun wortels weer naar beneden groeien en hun stengels weer naar boven. Ook zout- en zonlichttropisme beïnvloeden plantengroei. De onderzoekers besloten het effect van fosfaat, een essentiële voedingstof voor planten, op wortelgroei nader te onderzoeken, met de vraag of ook hier spraken was van tropisme.
In de eerste experimenten leek dit inderdaad zo te zijn. Groeide Arabidopsis, zandraket, planten op een voedingsbodem met een fosfaat gradiënt, dan groeide de wortels richting de hoogste fosfaat concentratie, dat zich links van de plant bevond. Alleen keerde ze de fosfaat gradiënt om, zodat de fosfaatbron nu aan de rechte kant zat, dan groeide de wortels nog steeds scheef de linkerkant op. Geen fosfaattropisme dus.
Door microtubulin te beïnvloeden geeft fosfaat wortels een draai
Komt het effect dan wel van fosfaat? Om dit te analyseren keken de onderzoekers naar planten waarbij de fosfaat opname en signalering niet goed werkt. De wortels van deze planten groeiend op verschillende fosfaatconcentraties groeide recht omlaag. Vervolgens onderzochten de onderzoekers of het fosfaat effect op de wortelscheefgroei ook aanwezig was bij een variant waarvan de wortels snel scheefgroeien. Dit bleek inderdaad zo te zijn. En hoe hoger de fosfaat concentratie, hoe sterker de zo genaamde fosfaat-afhankelijke scheefgroei.
Maar wat is er dan aan de hand? Om te onderzoeken hoe de wortel de scheefgroeit bestudeerde de onderzoekers de wortels onder de microscoop. Normaal gesproken liggen wortel cellen in nette rijen naast elkaar. Niet zo bij wortels groeiend bij hoge fosfaat concentraties. Daar vertoonde de wortel, en in het verlengde de wortelcellen een draai tegen de klok in. De cellen zaten scheef, half de rij ernaast overlappend.
De draaiing van wortel cellen kan meerdere oorzaken hebben, maar een daarvan in dat het in de cel aanwezige cytoskelet. Om dit te onderzoeken, blokkeerde de onderzoekers de afbraak van een microtubulin, een van de onderdelen van het cytoskelet. De wortels van planten waarbij de afbraak van microtublin geblokkeerd was groeide meer richting de linkerkant. Dit effect was groter bij hogere fosfaatconcentraties.
Hoe precies fosfaat microtubulin beïnvloed is nog onbekend. Wel is bekend dat microtubulin bestaat uit meerdere vezels, en dat wanneer dit er dertien zijn dit een niet-gedraaide kabel op levert. Zijn het er minder dan dertien dan draait de kabel met de klok mee, en bij meer dan dertien draait de kabel tegen de klok in.
Zo kan een onderzoek naar tropisme eindigen in een studie naar wortel draaiingen en microtubulin.
Literatuur
Sheng, H., Bouwmeester, H.J. and Munnik, T. (2024), Phosphate promotes Arabidopsis root skewing and circumnutation through reorganisation of the microtubule cytoskeleton. New Phytol. https://doi.org/10.1111/nph.20152
Plant en Zo 