Reizende voortplantings-siRNAs
Denkend aan de voortplanting van planten ben je vergeven als je denkt dat het allemaal in de bloemen gebeurt. Maar ook kleine interfereren RNAs, of siRNAs in het kort, die ergens anders in de plant ontstaan hebben een rol. In feite, zonder deze siRNAs zijn stuifmeelkorrels voor een groot deel niet levensvatbaar. De enige uitzondering, ten minste dat was wat onderzoekers dachten, waren de brassica soorten. Maar een nieuwe studie laat zien dat ook die siRNAs gebruiken bij de voortplanting, al produceren ze deze op een net iets andere manier.
In de meeste planten zijn de siRNAs die nodig zijn voor de voortplanting van het type phasiRNAs, en worden via een miRNA route gemaakt. Deze zijn echter afwezig in de brassica soorten. Al waren er wel aanwijzingen dat voortplantings-siRNAs ook daar een rol hadden. Daarom besloot een groep van internationale onderzoekers om dit verder te onderzoeken.
Ze wisten van een alternatieve methode om siRNAs te produceren, via Polymerase IV. Daarom bestudeerde de onderzoekers de levensvatbaarheid van stuifmeelkorrels in Capsella rubella planten zonder een werkende Polymerase IV. In deze planten stopte de ontwikkeling van pollen halverwege.
Reizende siRNAs
Om uit te vinden of dit door een signaal kwam dat ergens anders in de plant geproduceerd werd enten de onderzoekers de wortel van normale planten aan de stengels van planten die Polymerase IV miste. Dit herstelde de ontwikkeling van stuifmeelkorrels gedeeltelijk. Vervolgens, keken de onderzoekers naar het niveau van siRNA in deze geënte planten. Dit liet zien dat deze hersteld waren in de stuifmeelkorrels.
Nu was de vraag wat die siRNAs in de stuifmeelkorrels deden. Daarvoor zijn er twee mogelijke opties. De eerste is dat ze functioneren als gidsen voor DNA methylatie, markeringen op het DNA dat aan de cel laten weten op die genen niet aan te zetten. De andere optie is dat ze messenger RNA voor afbraak markeren, op deze manier voorkomt siRNA dat messenger RNA naar eiwitten vertaald wordt.
Eiwit translatie reguleren
Kijkend naar het methylatie niveau in stuifmeelkorrels van geënte planten zagen de onderzoekers dat in planten met normale wortels maar stengels zonder Polymerase IV het methylatie niveau niet hersteld was naar het niveau in normale planten.
Maar, kijkend naar genexpressie, of om preciezer te zijn naar het niveau van messenger RNA, zagen de onderzoekers dat dit wel hersteld was in de geënte planten met normale wortels maar stengels zonder Polymerase IV. Dit suggereert dat in Capsella rubella Polymerase IV nodig is voor de productie van siRNAs en dat deze siRNAs genexpressie reguleert op messenger RNA niveau.
De geënte planten laten zien dat deze voortplantings-siRNAs uit de wortels komen. Maar genetische analyse suggereert dat ook andere niet-voortplantingsweefsel zoals stengels en bladeren deze siRNAs produceren.
Zoals je kunt voorstellen is het waarschijnlijk dat de omgeving beïnvloed voor welke doel-genen de plant voortplantings-siRNA maakt. Op deze manier kan de plant de genexpressie van z’n nageslacht passend bij de omgeving waarin die terecht komt vormgeven.
Literatuur
Kai Bartusch, Tina B Schreier, Michaela Fischer-Stettler, Samuel C Zeeman, Elisabeth Truernit, Grafting Reveals Organ-Autonomous and Feedback Roles of Root Phloem Development in Source-Sink Dynamics, Journal of Experimental Botany, 2026;, erag042, https://doi.org/10.1093/jxb/erag042
Plant en Zo 