Huidmondjes maar dan anders
In de modelplant de zandraket zijn huidmondjes, de poriën in bladeren waardoor planten gas en waterdamp uitwisselen, goed bestudeerd. Maar sommige planten zoals vetplanten, zien huidmondjes er net iets anders uit, ze hebben begeleidende cellen. Nu heeft een studie in Science Advances aanwijzingen gevonden wat die cellen doen en hoe deze zich ontwikkelen.
In de meeste planten worden huidmondjes gevormd door twee niervormige cellen die omringt zijn door op puzzel stukjes lijkende cellen aan de onderkant van het blad. De ontwikkeling van deze ademde poriën is strikt gereguleerd. Alleen cellen met de bestemming tot huidmondje kunnen zich tot huidmondjes ontwikkelen. Dit gebeurt via twee celdelingsronden. Eerst een asymmetrische, hierna deelt de kleinste dochtercel nog een keer maar ditmaal symmetrisch waarbij elke dochtercel een van de twee niervormige cellen vormt.
Begeleidende cellen
Maar wanneer je de huidmondjes van vetplanten, zoals de Kalanchoë laxiflora, bestudeerd dan zie je dat tussen de huidmondjes en de puzzelvormige cellen nog drie kleinere cellen liggen die de huidmondjes helemaal omringen. Dit zijn de begeleidende cellen. De onderzoekers van de nieuwe studie vonden uit wat deze cellen doen en hoe ze zich ontwikkelen.
Om te beginnen wat doen ze. Door het monitoren van de kaliumionen, die functioneren als een signaal voor de cel om meer water op te nemen, zagen de onderzoekers dat wanneer de poriën dicht waren de kaliumionen zich voornamelijk in de begeleidende cellen bevonden. Deze cellen zwollen op en hielpen de niervormige huidmondjes cellen dicht te drukken. Het tegenovergestelde was het geval wanneer de huidmondjes open waren, dan waren er meer kaliumionen in de niervormige cellen.
Nu, hoe worden deze begeleidede cellen gevormd. Om dat uit te vinden bestudeerde de onderzoekers de vorming van de huidmondjes. Het viel ze op dat na de eerste asymmetrische celdeling van de cellen die bestemd zijn om huidmondjes te worden, de kleinste dochtercel nog twee asymmetrische celdelingen ondergaat. Daarna deelde de grotere dochtercel nog drie asymmetrische delingen waarbij de kleinste dochtercel zich tot begeleidende cel ontwikkelde. Na deze drie asymmetrische delingen was de grootste dochtercel omringt door de drie begeleidende cellen, en deelde vervolgens symmetrisch om de twee niervormige huidmondjes cellen te vormen.
Gedraaid gen
In de zandraket zorgt de genregulatie door MUTE ervoor dat de asymmetrische celdeling stopt en voor de overschakeling op symmetrische celdeling om de twee niervormige cellen te creëren. Verassend genoeg vonden de onderzoekers dat in Kalanchoë laxiflora de twee aanwezige MUTE genen nodig waren voor de eerdere asymmetrische delingen. Op het moment dat deze overgaan van de ‘algemene’ huidmondjes ontwikkeling naar de vetplanten specifieke huidmondjes ontwikkeling.
Wanneer er in vetplanten meer MUTE aanwezig is dan vinden er ook meer asymmetrische begeleidende cellen vormende celdelingen plaats voordat de uiteindelijke huidmondjes vormende symmetrische celdeling plaats vindt. Dit werd ook ondersteund door de observatie dat in deze planten er ook meer genen actief waren die asymmetrische celdeling bevorderen. Dit laat zien hoe vetplanten aan de MUTE gen-regulator een nieuwe functie hebben toebedeeld.
Deze slimme truc, die resulteerde in de formatie van de begeleidende cellen, helpt vetplanten om in hete droge plaatsen te overleven. Door dit extra support lukt het de planten om hun poriën goed dicht te houden gedurende de dag. Zo onnodig water verlies voorkomen.
Literatuur
Xin Cheng et al., MUTE drives asymmetric divisions to form stomatal subsidiary cells in Crassulaceae succulents. Sci. Adv.12, eaeb8145(2026). https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aeb8145
Plant en Zo 