Waardoor groeit een plant naar het licht?
Zet een plant in de vensterbank en hij zal binnen enkele uren naar het
licht gegroeid zijn. Voor het eerst is dit mechanisme in planten op
moleculair niveau in kaart gebracht door Leidse biologen en
onderzoekers uit Gent en Lausanne. Ze publiceerden hierover in het
prestigieuze Nature Cell Biology.
Darwin
De onderzoekers bestudeerden de fototropie in de Arabidopsis thaliana,
beter bekend als de zandraket. Deze plant wordt veelvuldig gebruikt in
de biologie als modelplant.
De onderzoekers bestudeerden de fototropie in de Arabidopsis thaliana,
beter bekend als de zandraket. Deze plant wordt veelvuldig gebruikt in
de biologie als modelplant.
Fototropie â het verschijnsel waarbij licht de richting van
plantengroei beïnvloedt â heeft al bijna twee eeuwen de aandacht van
de biologie. In 1881 beschreef Charles Darwin in zijn boek The Power of
Movements in Plants experimenten waaruit hij concludeerde dat een stof
in planten de groeirichting verandert onder invloed van licht. En in
1920 wist de Nederlandse bioloog Frits Went dit plantenhormoon te
isoleren. Hij noemde het hormoon auxine.
Schaduwzijde groeit sterker
Inmiddels is bekend dat als een plant van één kant wordt beschenen,
auxine zich met name ophoopt in cellen aan de onbelichte kant van de
plant, de schaduwzijde. Hier zet auxine processen in gang, waardoor
cellen aan deze kant van de stengel zich sneller strekken dan aan de
belichte kant. Het gevolg: de schaduwzijde groeit sterker dan de
lichtzijde en de plant âbuigtâ naar het licht, zodat de fotosynthese
van de plant optimaal kan verlopen.
Verbindingen
Maar lang was onduidelijk hoe licht nu precies aanzet tot een ophoping
van auxine aan de schaduwzijde van de plant. De Leidse biologen Remko
Offringa, Carlos S. Galvàn-Ampudia en Yuanwei Fan hebben nu, samen met
onderzoekers uit Gent en Lausanne, voor het eerst de moleculaire keten
van dit proces in kaart gebracht. Offringa: âEen aantal onderdelen van
de keten waren bekend, maar in Leiden hebben wij een nieuw onderdeel
ontdekt. Daarmee heeft de groep in Gent voor het eerst de verbindingen
tussen alle onderdelen kunnen leggenâ, licht Offringa toe.
Kinases
De onderzoekers ontdekten dat de fototropie zich afspeelt in de derde
cellaag van buitenaf in de stengel, de endodermis. Hier zorgen
zogenaamde kinases (groepen enzymen die de werking van eiwitten kunnen
beïnvloeden) ervoor dat auxinetransporterende eiwitten gelijk over
de endodermiscellen worden verspreid. Althans, zolang het donker is. In
het licht onderdrukken fotoreceptors (lichtopvangende eiwitten) de
activiteit van de kinases. Zodoende hopen auxinetransporterende
eiwitten zich op aan de donkere kant. En wordt auxine alleen verspreid
over deze zijde, de schaduwzijde, van de stengel.
Grote lijnen
Offringa is trots op het resultaat. 'Dit artikel verbindt heel mooi
alle vindingen die tot nu toe zijn gedaan bij fototropie. Ook hebben we
voor het eerst bewezen dat kinases, een groep enzymen die wij
bestuderen, een cruciale rol vervullen in het hele proces. Een aantal
belangrijke details moet weliswaar nog ingevuld worden, maar het
mechanisme van fototropie is nu in grote lijnen duidelijk.'
Z. Ding et al, , Nature Cell Biology (13 maart 2011, online).
De betrokken Leidse onderzoekers zijn: Carlos S.
Galvàn-Ampudia, Yuanwei Fan EN Remko Offringa.
Links
* Instituut Biologie Leiden
* Biologie studeren in Leiden, bachelor en master
(20 maaret 2011/Barry van der Meer)
Â
Universiteit Leiden