Een nieuw regulator element maakt bacterie opnamen door planten mogelijk
Stikstof is een vereiste voor de groei en ontwikkeling van planten. Ondanks dat het veel voorkomt, komt het meestal niet voor in een vorm die makkelijk opneembaar is voor planten. Een groep van planten heeft daarop iets gevonden en gaan de samenwerking aan met stikstof fixerende bacteriën. Hierbij laten deze planten de stikstof fixerende bacteriën binnen en huizen deze in speciale orgaantjes, wortelknobbeltjes.
Maar welke eigenschap dit nu mogelijk heeft gemaakt is niet helemaal duidelijk. Bekend is dat het hoogstwaarschijnlijk is dat deze eigenschap een keer door de laatste gemeenschappelijke voorouder is verworven.
Als eerste dachten de onderzoekers dat deze eigenschap een gen moest zijn. Maar bestudering van de genomen van planten die wel of geen samenwerking aangaan met stikstof fixerende bacteriën gaf geen uitsluitsel.
Regulator element
Daarop besloot een groep Duitse, Franse, en Japanse onderzoekers om te kijken naar regulator elementen in de promoter van een voor de opname en huizing van stikstof fixerende bacteriën essentieel gen, NIN. De promoter van een gen zit voor het eiwit coderende gedeelte van het gen, en bevat aanwijzingen in de vorm van regulator element voor gen regulatoren.
Het NIN-gen komt zowel voor in planten die de samenwerking met stikstof fixerende bacteriën aangaan als planten die dat niet doen. Door de NIN promoter van in totaal 37 planten te vergelijken ontdekte de onderzoekers dat alleen de NIN promoter van planten die de samenwerking met stikstof fixerende bacteriën aangaan een regulator element heeft dat de onderzoekers PACE noemde.
Bacteriën binnen laten
Vervolgens toonde de onderzoekers aan dat genen met een PACE regulator element in hun promoter actief zijn in de cellen waar de stikstof fixerende bacteriën om de plant binnen komen. Ook lieten de onderzoeker zien dat bij afwezigheid van PACE regulator element het NIN-gen niet actief is bij aanwezigheid van stikstof fixerende bacteriën en de plant deze dan niet binnen laat en in wortelknobbeltjes huist.
Daarnaast plaatste de onderzoekers het PACE regulator element voor het NIN-gen van tomaat, die normaal geen samenwerking aangaat met stikstof fixerende bacteriën. Stond er een PACE regulator element voor het tomaten NIN-gen, dan was dat gen net zo actief bij aanwezigheid van stikstof fixerende bacteriën als een NIN-gen van planten die de samenwerking aangaan met stikstof fixerende bacteriën. Het is dus het PACE regulator element en niet het NIN-gen dat planten de eigenschap geeft om de stikstof fixerende bacteriën binnen te laten.
Literatuur
Cathebras, C., Gong, X., Andrade, R.E. et al. A novel cis-element enabled bacterial uptake by plant cells. Nat. Plants (2026). https://doi.org/10.1038/s41477-025-02161-z
Plant en Zo 