Katholieke Universiteit Nijmegen
Ethyleen belangrijk voor overleving
Planten gebruiken omgevingssignalen om concurrenten op te merken
Planten die dicht bij elkaar staan groeien versneld omhoog met een
bijna verticale bladstand om boven hun buren uit te komen. Hiermee
voorkomen ze dat ze in de schaduw terechtkomen. De planten blijken hun
buren op tijd te `zien' doordat bepaalde kleuren (rood en blauw) in
het licht veranderen, wanneer het door een buurplant wordt weerkaatst.
Bijzonder is dat de planten elkaar ook nog kunnen `ruiken' doordat
iedere plant een gas afgeeft (ethyleen) dat ook voor de buren als een
groeihormoon werkt. Dat plantenhormoon ethyleen speelt een cruciale
rol in het overlevingsproces, zo blijkt uit onderzoek van bioloog
Ronald Pierik die op donderdag 2 oktober promoveert aan de Katholieke
Universiteit Nijmegen. De eerste resultaten zijn onlangs gepubliceerd
in het wetenschappelijke tijdschrift Plant, Cell and Environment
(26-8:1229-1234).
Planten blijken de hoeveelheid licht te meten van specifieke kleuren,
die selectief veranderen door de aanwezigheid van andere planten. Voor
een goede groeireactie op die lichtsignalen zijn specifieke
plantenhormonen nodig, waarvan het gas ethyleen er één is. Pierik
ontdekte dat planten die geen ethyleen kunnen waarnemen ook slecht op
de lichtsignalen reageren, waardoor ze de concurrentie om licht
verliezen. In dit proefschrift werd het precieze belang van ethyleen
bij het waarnemen van en reageren op buurplanten onderzocht. Hierbij
werd gebruik gemaakt van twee planttypen, namelijk transgene
tabaksplanten die door het inbouwen van een defect receptorgen
ongevoelig gemaakt zijn voor ethyleen, en normale wildtype
tabaksplanten.
Fysiologische en moleculaire processen
Wanneer planten dicht bij elkaar groeien, is de beschikbare
hoeveelheid licht voor de individuele planten beperkt. Ze moeten er
onderling om concurreren. Kleine verschillen in plantgrootte hebben
grote consequenties voor de uitslag van deze competitie. Een plant die
slechts een klein beetje langer is dan zijn concurrent, kan als eerste
de bladeren boven die van de buur-plant plaatsen, waardoor die
ongelimiteerd licht opvangt en de kleinere buurplant in de schaduw
nagenoeg niets meer krijgt. Deze zogenaamde schaduwvermijdende
reacties bestaan uit versnelde stengel- en bladsteelstrekking en het
opklappen van bladeren, waardoor deze in een meer vertikale en dus
hogere positie komen te staan. Voordat planten deze reacties vertonen,
moeten ze waargenomen hebben dat er concurrenten in de buurt zijn. Dit
doen ze met behulp van specifieke lichtreceptoren.
De samenstelling van het licht verandert wanneer het wordt
gereflecteerd door buurplanten. Nadat de verandering is waargenomen
door deze lichtreceptoren, volgt een aaneenschake-ling van
fysiologische en moleculaire processen die zorgen voor groei. Daarbij
zijn verschillende plantenhormonen betrokken, waaronder nu ook het
gasvormige ethyleen blijkt te horen. Bovendien kan dit gas zich
ophopen in de dichte vegetatie en op die manier aan buurplanten een
signaal geven dat er concurrenten in de buurt zijn.
Vergelijkbare reacties, andere achterliggende redenen
Kennis van fysiologische en moleculaire mechanismen in planten kan
helpen om de verspreidingspatronen van plantensoorten in het veld te
begrijpen. In uiterwaarden van rivieren is de vegetatie erg tolerant
voor overstroming, en bij deze tolerantie speelt ethyleen eveneens een
belangrijke rol. Daarnaast roepen overstroming en schaduwvermijding
bij de planten dezelfde reacties op: strekking en opklappen van
bladeren. Men zou nu kunnen denken dat dezelfde mechanismen de
reacties op de twee milieus reguleren. Een logische conclusie is dan
dat planten die goed tegen overstroming kunnen, ook goede concurrenten
om licht zouden zijn: het gaat immers om dezelfde reacties. Echter,
het tegenovergestelde zou wel eens waar kunnen zijn.
Overstromingstolerante planten hoeven nauwelijks om licht te
concurreren, omdat buurplanten vaak ver weg staan. En soorten met een
sterke concurrentiekracht maken zelden of nooit een overstroming mee
en kunnen daar ook niet tegen. Vergelijkbare reacties van planten
kunnen derhalve toch volstrekt andere onderliggende redenen hebben. En
dat laatste onderzoekt Ronald Pierik nu in Utrecht.
Personalia
Ronald Pierik werkt als post-doc op de afdeling Ecofysiologie van
Planten aan de Universiteit Utrecht. Hij combineert zijn kennis van
plantenreacties op het gebied van schaduwmijding met de Utrechtse
expertise over overstomingstolerantie om op moleculair, maar ook
ecologisch gebied meer inzicht te krijgen in de mogelijkheden van
planten om al dan niet te reageren op verschillende omgevingsprikkels.
Ethylene and plant neighbour detection, Ronald Pierik, promotie 2
oktober aan de KU Nijmegen.
22-9-2003