Radboud Universiteit Nijmegen


Zaden in de zandraket

Het wordt tijd voor een bloemetje... hoe planten regelen dat de juiste erfelijke informatie op het juiste moment afgelezen wordt - bijvoorbeeld om zich voort te planten, is het onderwerp van plantengeneticus Maarten Kooiker. Hij deed zijn onderzoek in Milaan, maar promoveert bij prof. Titti Mariani van het Institute for Water and Wetland Research van de Radboud Universiteit Nijmegen, die zelf ook onderzoek doet naar de voortplantingsprocessen van planten.

Kooiker heeft zich gericht op de zandraket, arabidopsis thaliana, familie van de tegenwoordig zo populaire rucola. Arabidopsis is voor de plantengenetici wat de fruitvlieg is voor dieronderzoekers: een vertrouwd modelsysteem waarbinnen nieuwe genetisch technieken steeds weer nieuwe inzichten opleveren.

Kooiker keek naar de regeling van enkele zogeheten MADS-box genen en naar de interactie van de 117 MADS-box eiwitten in de zandraket, een groep eiwitten die onder andere de bloemontwikkeling en zaadvorming sturen. Hieronder opnames met de scanning-elektronenmicroscoop: bijzondere fenotypen ontstaan door genen voor de vorming van zaadknoppen uit te zetten of juist overdreven tot expressie te brengen.

Overdaad

Dit is de bloem van Arabidopsis thaliana, zoals die in het wildtype hoort te zijn

En dit is een bloem waarin een gen voor de vroming van zaadknoppen overal in de plant aanstaat. Normaal komt dit gen 'SEEDSTICK' alleen tot uitdrukking in de zaadknop. In dit exemplaar is SEEDSTICK in de hele plant actief gemaakt wat leidt tot het vormen van stampers op de gekste plekken, te herkennen als borsteltjes. Behalve rechtsboven op het vruchtbeginsel, waar ze horen, zitten er ook stampers op de kelkbladeren. Kooiker licht toe: 'Door een gen actief maken in de hele plant kun je een hypothese over de werking van een gen testen'.

Steriel

Dit is een steriele variant van de zandraket. In deze plant is het gen AGAMOUS uitgezet. Hierdoor worden er geen meeldraden, stampers en zaadknoppen gemaakt, maar alleen kelk- en kroonbladeren: hier te zien op een gewone foto, en een opname met een scanning-elektronenmicroscoop.

Het uitzetten van een gen kan ook de werking van een gen demonstreren: de eigenschap waarvoor het gen codeert komt dan niet tot uitdrukking. Tenzij het organisme verschillende genen heeft voor dezelfde functie. Kooiker: "Arabidopsis heeft drie op elkaar gelijkende genen voor de vorming van zaadknoppen. Dat maakt dat zo'n belangrijke functie heel robuust is. Pas als alle drie de genen stuk gaan, zie je geen zaadknoppen meer."

Steriele vorm met extra zaadgen: wordt in deze AGAMOUS-knock out variant nu het SEEDSTICK-gen tot overexpressie gebracht, dan vormen er toch weer stampers. Hierboven vooral links op de foto te zien, en hieronder in detail.

Eiwitregeling

De activiteit van het SEEDSTICK-gen wordt gereguleerd door een eiwit - BPC. Is er minder van dit eiwit, dan wordt het gen voor zaadknopvorming extra actief en andersom. Hier is de zaadknop abnormaal gevormd door een teveel aan BPC-eiwit in de plant. In een normale zaadknop wordt de eicel afgedekt door twee integumenten die hier achterblijven in de ontwikkeling. Er blijft een slakkenhuisachtige vorm over met in het midden de eicel.

Ter vergelijking een normale zaadknop:

Ing. M.C. Kooiker: Molecular characterization of MADS-box factors controlling ovule development Promotie: 23 februari 2009, 13:30 uur. Aula, Comeniuslaan 2, Nijmegen Promotores Mw. prof. dr. C. Mariani (Radboud Universiteit), mw. prof. dr. L. Colombo (Università degli studi di Milano) Copromotor Dr. M.M. Kater (Università degli studi di Milano)