Parasiterende orgaan formatie
Parasiterende planten hebben een andere plant nodig om te overleven. Met een speciaal orgaan, genaamd het haustorium, hechten ze aan de gastheerplant en wurmen zich een weg naar binnen, naar de vaatbundels. Daar tappen ze de voedingstoffen af die ze nodig hebben.
Zaden van parasiterende planten ontkiemen vaak alleen bij ontvangst van signalen die aangeven dat er een gastheerplant aanwezig is. Ontvangen de ontkiemde parasiterende planten vervolgens een volgend signaal, een zo genaamd haustorium induceer factor, dan gaan ze een haustorium ontwikkelen.
Maar over de regulatie van haustorium ontwikkeling is nog niet zo veel bekend. Na waarneming van een haustorium induceer factor verstuurt de cel een calcium signaaltje. Dit leidt er uiteindelijk toe dat er een lokaal auxine maximum ontstaat wat de vorming van een haustorium stimuleert. Maar wat ervoor zorgt dat de auxine biosynthese genen aangaan is nog onbekend.
Nu laten Japanse onderzoekers zien in “Neofunctionalized RGF pathways drive haustorial organogenesis in parasitic plants” dat peptide groeifactoren hier een rol in hebben.
Signaal moleculen
In de Japanse studie bestudeerde de onderzoekers de ontwikkeling van haustoria van de parasiterende plant: Phtheirospermum japonicum. Ze waren vooral geïnteresseerd in signaal moleculen die na waarneming van een haustorium induceer factor actief werden. Vooral keken de onderzoekers naar mogelijke peptide signaal moleculen.
Zo ontdekte de onderzoekers dat de wortel meristeem groeifactor RGF1, 2, en 5 meer aanwezig waren na blootstelling van de wortels aan een haustorium induceer factor. Vervolgens gingen de onderzoekers na of RGF1, 2, of 5 de auxine biosynthese kon activeren. Dit bleek het geval te zijn.
Nu wilde de onderzoekers weten waar in de wortel RGF1, 2, en 5 zich bevinden. Door de een fluorescent eiwit te koppelen aan RGF1, 2, en 5 konden de onderzoekers na gaan waar deze zich ophoopte. Onder normale omstandigheden bleek RGF1 zich overal in de wortel aanwezig, RGF2 juist niet, en RFG5 alleen in specifieke cellen. Dit veranderde na blootstelling aan een haustorium indiceer factor, daarna hoopte RGF2 en RGF5 zich in grote getalen op in de ontwikkelende haustorium. De locatie van RGF1 veranderde niet.
RGFs waarnemen
De volgende vraag die de onderzoekers hadden was welke receptoren nemen de RGFs waar, omdat RGFs op zichzelf geen genen kunnen activeren. Daarvoor bestudeerde de onderzoekers RGF-receptoren. Als eerste gingen de onderzoekers na welke RGF-receptoren actief waren in de ontwikkelende haustorium. Dit bleken RGF-receptor1, 2, 3, 4, en 5 te zijn. Vervolgens bestudeerde de onderzoekers welke van die RGF-receptoren RGF2 of RGF5 binden. Voor RGF2 bleek dit RGF-receptor1, 3, en 4 te zijn, terwijl RGF5 alleen aan RGF-receptor3, en 4 bond.
De ultieme test om te bevestigen of de ontdekte RGFs en de bijbehorende receptoren inderdaad de ontwikkeling van haustoria regelen is of haustoria ook in afwezigheid van deze groeifactoren en receptoren zich kunnen ontwikkelen. Hiervoor ontwikkelde de onderzoekers planten waarin een van deze groeifactoren of receptoren afwezig was. Tot de teleurstelling van de onderzoekers gaf dit geen duidelijk antwoord. In afwezigheid van een van de RGFs of RGF-receptor lukt het nog steeds of haustoria te ontwikkelen. Al gebeurde dit iets minder vaak.
Dit suggereert dat de verschillende RGFs en RGF-receptoren elkaars functie kunnen overnemen. Om dit te bewijzen probeerde de onderzoekers parasiterende planten te ontwikkelen waar meerdere RGFs of RGF-receptoren afwezig waren. Die overleefde het helaas niet. Meer onderzoek is dus nodig om dit verder op te helderen.
Literatuur
Maxwell R. Fishman et al., (2025) Neofunctionalized RGF pathways drive haustorial organogenesis in parasitic plants.Sci. Adv.11, eadw3965. https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adw3965
Plant en Zo 