Hoe weten plantencellen in welke richting ze moeten delen?

Onderzoekers van Wageningen University & Research hebben een antwoord gevonden op een meer dan honderd jaar oude fundamentele vraag: hoe weten plantencellen in welke richting ze moeten delen? 'Voor het eerst begrijpen we hoe het mechanisme kan werken. Deze kennis over de basis van de plantenontwikkeling kan helpen om de architectuur van plantenweefsels te sturen, belangrijk voor de verbetering van gewassen', aldus ontwikkelingsbioloog Ben Scheres.

Wetenschappers houden zich al meer dan honderd jaar bezig met de regelmatige patronen waarin plantencellen zijn gerangschikt. In alle groeipunten van planten, de plekken waar de stengels en bladeren tevoorschijn komen, en ook in het embryo dat de kiemplant vormt verlopen celdelingen in bepaalde richtingen.

Een samenwerking tussen Wageningse celbiologen en ontwikkelingsbiologen levert voor het eerst een verklaring voor de vraag hoe cellen ‘weten’ in welke richting ze moeten delen tijdens de vroegste ontwikkelingsstadia van de kiemplant.

Geavanceerde computersimulaties
'Van oudsher zijn er al verschillende meetkundige regels afgeleid die de delingsrichting van plantencellen min of meer voorspellen. Tot nu toe waren die regels niet gekoppeld aan inzicht in de onderliggende processen in de plantencel. Met dit onderzoek gebeurt dat wel,' vertelt Ben Scheres. Samen met theoretisch biofysicus Bela Mulder leidt hij het onderzoeksteam.

Arabidopsis plant met bloemen. In de bestoven bloemen ontwikkelen zich zaden met daarin de embryonale kiemplant. Midden: tweecellig embryo. Rechts: computersimulatie van de oriëntatie van het celskelet in het embryo (in groen) voorspelt de richting van het delingsvlak (in paars).

Eerder werk, onder andere in de groep van Mulder op AMOLF (een onderzoeksinstituut van de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek), laat zien dat het celskelet zich spontaan kan ordenen. De Wageningse promovendus Bandan Chakrabortty ontdekte via geavanceerde computersimulaties dat deze ordening afhangt van de vorm van de cellen en dat een plantengroeihormoon en een eiwit in de hoeken van de cel helpen bij dit proces.

Visualisatie celskelet
De onderzoekers hebben de voorspellingen van het model vervolgens getoetst in de vroegste ontwikkelingsstadia van de plant. Ook hebben zij een visualisatie gemaakt van het celskelet dankzij state-of-the-art technieken, ontwikkeld in de groep Biochemie van Dolf Weijers. Hierdoor konden de onderzoekers samen ook andere voorspellingen van de computermodellen toetsen.

Mogelijkheden om gewassen te verbeteren
Met de opgedane kennis kunnen de onderzoekers nu manieren bedenken om de rangschikking van plantencellen aan te passen. Scheres: 'In de landbouw wordt continu gezocht naar mogelijkheden om gewassen te verbeteren, zeker omdat de wereldbevolking groeit. Het sturen van de architectuur van plantenweefsels kan hierbij helpen. Zo kunnen we in de toekomst aan de tekentafel wellicht zeggen: 'We willen dat deze plant de voedingsstoffen efficiënter opneemt of we willen aan de binnenkant van een plant een dubbele laag cellen, zodat de plant beter tegen de droogte is opgewassen.'

Het artikel is gepubliceerd in een vooraanstaand vaktijdschrift voor biologen, Current Biology.

Bron: WUR


Publicatiedatum:



Ook onze nieuwsbrief ontvangen? | Klik hier


Ander nieuws uit deze sector:


Schrijf je in voor onze dagelijkse nieuwsbrief om al het laatste nieuws direct per e-mail te ontvangen!

Inschrijven Ik ben al ingeschreven