Druk op pauze bij stress
Stress, zoals koude en zout stress, beïnvloeden de groei van planten. Niet alleen tijdens de stress maar ook gedurende de herstelfase. Nu laten Canadese onderzoekers zien hoe gedurende de stress planten hun celdeling op pauze zetten, en herstartten nadat de stress verwijderd is.
Groei bij planten bestaat in de basis uit celdeling en zich uitrekkende cellen. De onderzoekers wilde weten welke van deze twee processen voor het groei effect zorgde bij stressende planten. Na blootstelling van Arabidopsis, Brachypodium en raaigras aan koude en zout stress zagen de onderzoekers verminderde wortel groei. De planten hervatte hun wortelgroei nadat ze in een niet stressende omgeving waren geplaatst.
Omdat de onderzoekers geïnteresseerd waren of de celdeling geraakt was door koude of zout stress, gebruikte de onderzoekers een celcyclus merker om de celdelingen te volgen tijdens blootstelling aan koude of zout stress en het herstel. Hiermee zagen de onderzoekers dat tijdens de blootstelling aan stress er minder celdeling was. Maar dat tijdens het herstel de celdeling en het uitstrekken weer opgang kwam.
Celdeling op pauze
Nu gebeurt celdeling in verschillende stadia. Een voorbereidende, of gap fase, een S fase tijdens welke het genoom gedupliceerd wordt, een tweede gap fase, en een M fase waarin de cel in tweeën splits. Er zijn twee soorten acties die een cel kan nemen bij blootstelling aan stress. De eerste is om op pauze te drukken, de tweede is om een celdeling cyclus af te maken, en daarna te wachten met verdere celdelingen. De onderzoekers zagen dat tijdens stress plantencellen voor de eerste optie gaan en hun celdeling pauzeren in een van de gap fases. Daar zitten ze de stress uit.
Vervolgens wilde de onderzoekers weten welke celdeling genen dit alles reguleerde. Omdat uit te vinden blokkeerde de onderzoekers chemisch de celdeling, het molecuul dat het beste het pauze effect kopieerde blokkeerde de celcyclus enzym CDKA;1. Was dit molecuul aanwezig tijdens de herstelperiode na de blootstelling aan stress, dan hervatte de cellen hun celdeling niet.
Regulators geïdentificeerd
Vervolgens bestudeerde de onderzoekers de enzymatische inhibitor van CDKA;1, ICK1. Planten die meer ICK1 eiwitten hadden herstelde minder van koude en zout stress dan planten met normale ICK1 hoeveelheden. Wat aangeeft dat CDKA;1 en ICK1 betrokken zijn bij dit pauzeren en herstarten van de celdeling na kou en zout stress.
Dus plantencellen gebruiken een soort van pauze en start concept voor hun celdelingen tijdens stress en de daaropvolgende herstelperiode. Dit maakt het mogelijk om snel hun groei te hervatten wanneer de stress voorbij is. De kennis van welke genen betrokken zijn geeft wetenschappers een opening om herstel nog sneller te maken.
Literatuur
Hazelwood, O.S., Diehl, K.A., Hollenbeck, V., Demura-Devore, J., Herb, D., Gallagher, J.P. and Ashraf, M.A. (2026), Cell cycle follows ‘pause and play’ mechanism in salt and cold stress recovery in diverse plant species. New Phytol. https://doi.org/10.1111/nph.71041
Plant en Zo 