Rol van plantenhormoon om hitte het hoofd te bieden

De klimaatverandering leidt tot stijgingen van de gemiddelde temperatuur, wat een negatief effect heeft op de productiviteit van gewassen. Om de hitte aan te kunnen, gebruiken planten plantenhormonen om te groeien. Zo ontwikkelen ze een groter oppervlak dat ze kunnen gebruiken om meer af te koelen. Maar het is nog niet duidelijk welke plantenhormonen hieraan bijdragen en hoe.

"Ons uitgangspunt waren eerder gepubliceerde gegevens over de gereguleerde eiwitten in tarwezaailingen die worden blootgesteld aan hoge temperaturen. Om te onderzoeken of jasmonaatsignalering een rol speelt bij de groei als reactie op warmere temperaturen , gebruikten we zowel Arabidopsis als tarwe als modelplanten", zei doctoraatsstudent Tingting Zhu, de eerste auteur van de studie.

Jasmonaten zijn een groep van plantenhormonen die een regelende rol spelen bij het afweersysteem en talrijke andere processen in planten, onder meer bij de groei, de veroudering en de vruchtbaarheid. Jasmonzuur is er de belangrijkste vertegenwoordiger van.

Arabidopsis thaliana of zandraket is een klein bloeiend plantje dat verwant is aan kool. Het is een van de modelorganismen voor de studie van de genetica en de biologie op moleculair niveau van planten en het wordt dus veel gebruikt in onderzoeken.
Door de expressie van genen - het actief worden van genen - in Arabidopsis-zaailingen onder verschillende temperatuuromstandigheden te onderzoeken, konden de onderzoekers aantonen dat hogere temperaturen leiden tot een verhoogde expressie van de genen JOXs en ST2a.

Gentse wetenschappers ontrafelen moleculair mechanisme bladgroei

Deze genen regelen de afbraak van jasmonzuur, dat normaal gesproken de groei stopt. Naarmate de temperatuur stijgt, neemt dus ook de activiteit van deze twee genen toe. Dit verlaagt op zijn beurt het niveau van jasmonzuur, en minder jasmonzuur betekent meer groei.

Ten slotte analyseerden de wetenschappers de groei onder warme temperaturen in tarwe, een erg belangrijk voedingsgewas voor de mens. Ze stelden vast dat hetzelfde mechanisme ook daar aan het werk was.

"Een breder begrip van de rol van jasmonaatsignalering wanneer planten worden blootgesteld aan lage of hoge temperaturen, draagt bij aan het waarborgen van voedselzekerheid in een veranderend klimaat, wat het recente klimaatrapport opnieuw benadrukt als een uitdaging voor de toekomst”, zei Ive De Smet.

Het is immers de bedoeling dat deze ontdekking en verder onderzoek leiden tot praktische toepassingen.

"Onze bevinding is een nieuw puzzelstukje, het startpunt om de rol van jasmonaat in deze processen te onderzoeken en te begrijpen, en eveneens om die kennis toe te passen om gewassen beter te wapenen tegen een veranderend klimaat. Het is de bedoeling om onze inzichten op termijn te vertalen naar toepassingen voor telers of te gebruiken in genome editing [het genetisch aanpassen van organismen]", zo schreef de Smet in een e-mail aan VRT NWS.

De studie van het team van De Smet en collega's van de Georg-August-Universität Göttingen, de China Landbouwuniversiteit in Peking en het Pushchino Wetenschappelijk Centrum voor Biologisch Onderzoek in Rusland is gepubliceerd in Nature Communications. Dit artikel is gebaseerd op een persbericht van VIB-UGent (Vlaams Instituut voor Biotechnologie-Universiteit Gent) en een e-mail van professor De Smet aan VRT NWS.