Vertakking chrysant is te sturen met LED licht en plantenhormonen

Op 20 december 2016 verdedigde Robrecht Dierck zijn doctoraat getiteld
“Shoot branching: analysis of axillary bud outgrowth in Chrysanthemum morifolium”
Promotoren: Prof. Dr. D. Van Der Straeten (UGent) en Dr. ir. E. De Keyser (ILVO)
Dit onderzoekt kadert in het VLAIO Landbouwtraject “Kennisgedreven sturing van plantfysiologische processen in de sierteelt ter bevordering van plantkwaliteit”.

Via LED-licht en plantengroeiregulatoren is het mogelijk om knopuitgroei te sturen, dat blijkt uit het doctoraatsonderzoek van ILVO-UGent medewerker Robrecht Dierck. Vertakking, of de uitgroei van okselknoppen, speelt namelijk een belangrijke rol in het bepalen van de plantvorm via een complexe interactie tussen plantenhormonen en omgevingsfactoren zoals licht, temperatuur en de beschikbaarheid van voedingstoffen. Via analyse van genexpressie en plantenhormonen vergaarde de onderzoeker fundamentele kennis over de mechanismen waarmee planten de uitgroei van knoppen sturen. Uit experimenten bleek bovendien hoe planten reageren op verschillende types licht en op verschillende groeiregulatoren. Zo kan knopuitgroei geremd worden met blauw + ver rood licht, of met een apicale behandeling met het plantenhormoon auxine. Deze kennis biedt perspectieven voor de sierteelt om de vorm van planten te beïnvloeden zonder de klassieke groeiremmers of arbeidsintensieve snoei.

Vertakking onder controle bij chrysant?
Vertakking, of de uitgroei van okselknoppen, speelt een belangrijke rol in het bepalen van de plantvorm via een complexe interactie tussen plantenhormonen (auxine, cytokinine en strigolacton) en omgevingsfactoren zoals licht, temperatuur en de beschikbaarheid van voedingstoffen. De vorm van de plant is een essentieel aspect in de productie en veredeling van chrysanten (Chrysanthemum morifolium Ramat). Om knopuitgroei te controleren in chrysant, wordt momenteel gebruik gemaakt van handmatig verwijderen van zijknoppen en van chemische groeiremmers. Maar kan dat ook op een andere manier? ILVO-UGent onderzoeker Robrecht Dierck onderzocht of het mogelijk is om knopuitgroei te sturen met LED-licht en plantengroeiregulatoren (planteigen hormonen of synthetische groeiregelaars). Om dat te kunnen doen onderzocht hij hoe knopuitgroei in chrysant precies werkt, en hoe dat wordt gestuurd via de hormoonbalans en erfelijke eigenschappen van de plant. Via experimenten met LED-licht en plantengroeiregulatoren onderzocht hij de mogelijkheden om vertakking te bevorderen of te remmen.

Rood licht stimuleert uitgroei van knoppen, blauw +ver rood licht werkt remmend
Robrecht Dierck behandelde bewortelde stekken van een potchrysant, een snijchrysant en een geplozen chrysant met verschillende LED-spectra. Hij beoordeelde daarbij het effect op de knopuitgroei en plantvorm. Behandelingen met rood licht stimuleerden over het algemeen knopuitgroei en zijscheutlengte, terwijl behandeling met blauw + ver-rood resulteerde in een vermindering van knopuitgroei en zijscheutlengte. Sommige effecten waren afhankelijk van het type chrysant. De hoogte van de potchrysant bijvoorbeeld was onder behandeling met blauw + ver-rood licht gestegen in vergelijking met de behandeling met rood licht. Behandeling met blauw + ver-rood licht in getopte stekken bij de potchrysant en snijchrysant veroorzaakte dan weer een sterke strekking van de bovenste zijscheut en remming van de onderliggende okselknoppen. Dit effect zette zich ook verder door als de planten overgebracht werden naar de serre.

Vertakking: genen bepalen verhoudingen plantenhormonen en dus de toestand van de plant
De toestand van een plant, wordt bepaald door de verhoudingen van plantenhormonen en het transport ervan doorheen de plant. De plantenhormonen staan op hun beurt onder controle van genen. Welke genen daarbij actief zijn, werd onderzocht via het opvolgen van de vertakking in twee types snijchrysanten. Er werden stalen genomen van de top van de scheut, van de stengel en van de okselknoppen. Met een massaspectrometer (UPLC-MS/MS) werden plantenhormonen opgespoord en via genetische analyse (RT-qPCR) werd nagegaan welke genen actief waren bij vertakking. In het eerste type viel de apicale dominantie weg omdat er een bloemknop werd aangelegd, dat wil zeggen dat de topscheut geen prioriteit meer was voor de plant, en was er een uitgroei van de zijknoppen. Dit kwam overeen met een verhoogde verhouding cytokine/auxine. Bij het andere type chrysant, die niet bloeide, was die verhouding verlaagd en was er nog steeds een sterke apicale dominantie. Bij deze regulatie bleken 3 genen een heel duidelijke rol te spelen (CmMAX1, CmBRC1, CmDRM1); dat zijn dus goede merkers voor het opvolgen van knopuitgroei in verder onderzoek.

Vertakking sturen via plantenhormonen: een complexe wisselwerking
Via een experiment op basis van geïsoleerde stengelstukjes met 2 zijknoppen, werd het proces van knopuitgroei verder bestudeerd. De stengelstukjes kregen verschillende behandelingen: een behandeling bovenaan (apicaal) met auxine en/of een behandeling aan de onderkant van het stengelstukje (basaal) met cytokinine of strigolacton. Apicale behandelingen met auxine remden knopuitgroei en dit werd tegengewerkt door basale behandelingen met cytokinines. Basale behandeling met strigolacton kon knopuitgroei verhinderen zonder apicale auxine behandeling. De remming van okselknoppen door behandeling met strigolacton kon worden tegengegaan door behandelingen met groeiregulatoren die het transport van auxine doorheen de plant afremmen. Toevoeging van sucrose in het groeimedium van de stekjes resulteerde in sterkere knopuitgroei, die wel kon worden geremd met apicale auxine behandeling maar niet met een basale strigolacton behandeling.

Deze waarnemingen geven inzicht in de manier waarop plantenhormonen de knopuitgroei sturen. Deze methode zal in de toekomst kunnen gebruikt worden voor een snelle screening van nieuwe, potentieel interessante groeiregulatoren in de sierteelt.

Bron: ILVO