[Image]
Persbericht Wageningen University & Research
18 05 2020
Plantenwetenschappers ontdekken aan/uit knop voor reactie van planten op hormoon
Wetenschappers van Wageningen University & Research en hun Japanse en Spaanse
collega’s hebben in planten een ‘aan/uit’ schakelaar en een ‘volumeknop’
gevonden die de groei van planten sturen. De toepassing van deze ontdekking kan
telers helpen nieuwe gewassen te ontwerpen die bijvoorbeeld beter bestand zijn
tegen ziekten, droogte of overstromingen. Hun bevindingen zijn gepubliceerd
Nature Plants.
Het team onderzoekers heeft aangetoond dat de zeer complexe reactie van planten
op het plantenhormoon auxine, teruggebracht kan worden tot een eenvoudig
schakel-model. Het komt erop neer dat het auxine een schakelaar van ‘uit’ naar
‘aan’ zet. Tegelijkertijd concurreert een tweede factor met deze ‘schakelaar’
en bepaalt zodoende hoe gevoelig elke cel voor het hormoon is. De vele manieren
waarop een plant op auxine reageert, van wortel tot bloei, wordt als het ware
bepaald door de aan/uitknop en de volumeregelaar.
Het kleine auxinemolecuul staat erom bekend vele aspecten van plantengroei en
ontwikkeling te bepalen door het wijzigen van de activiteit van verschillende
genen. DNA-bindende ARF-eiwitten binden zich aan genen, en zetten deze aan of
uit. Het is de auxine die bepaalt of de ARF-eiwitten wel of niet actief zijn.
De meeste planten beschikken over verschillende ARF-eiwitten, welke gevormd
zijn doordat tijdens de evolutie meerdere kopieën zijn ontstaan, waarna hun
eigenschappen gewijzigd zijn. Dat alles leidt tot een uiterst complex web van
ARF-eiwitten dat verschillende reacties kan veroorzaken op één hormoon.
Het team bestudeerde de reactie op auxine in het parapluutjesmos Marchantia
polymorpha. Deze plant heeft het meest eenvoudige auxinesystem, en werd eerder
al beschreven door de onderzoekers in een publicatie in eLife, waarvoor
Hirotaka Kato en Sumanth Mutte in 2019 de Wageningen Research Award ontvingen.
In dit nieuwe onderzoek in Nature Plants maakt het team gebruik van de eenvoud
van het Marchantia-reactiesysteem en heeft haar werking minutieus in kaart
gebracht middels een combinatie van genetica en eiwit-biochemie. Hierdoor werd
het eenvoudige systeem van twee concurrerende ARF-eiwitten aan het licht
gebracht, dat de essentie van het auxinesysteem vormt.
Fundamentele verandering van perspectief
“We denken dat onze resultaten de wijze waarop onderzoekers naar het
functioneren van het belangrijke auxinehormoon kijken fundamenteel zal
veranderen,” zegt Dolf Weijers, hoofd van het Laboratorium voor Biochemie en
trekker van het onderzoeksteam. “Bovendien, deze grote sprong in onze kennis
over hoe cellen op het hormoon reageren geeft ons ongekende mogelijkheden om op
celniveau de reactie van gewassen op het hormoon te beïnvloeden.
Vermenigvuldiging, wortelgroei en vele andere eigenschappen van planten zijn
afhankelijk van de reactie op auxine.”
Misleid door complexiteit
Decennialang werd aangenomen dat bloeiende planten, waaronder de modelplant
zandraket, gebruikmaken van een zeer complex systeem van reactiefactoren om
cellen op verschillende manieren te laten reageren op hetzelfde hormoon. Zo
groeien sommige cellen, andere splitsen zich, en weer andere differentiëren. Er
werd ook aangenomen dat hetzelfde hormoon zorgt voor wortelontwikkeling en
bloei, afhankelijk van waar in de plant zich de reactie voordoet.
Het onderzoeksteam beschrijft nu hoe zij een zeer eenvoudig principe ontdekte,
welk ten grondslag ligt aan de complexe reacties op het plantenhormoon auxine.
Het is aannemelijk dat ditzelfde principe geldt voor andere plantensoorten die
beschikken over grote families ARF-eiwitten. Het huidige onderzoek leert ons
hoe planten, waaronder gewassen, op het hormoon reageren.
Experimenteel bioloog Hirotaka Kato, voorheen bij Wageningen University, thans
bij Kobe University, werkte voor zijn grensverleggende onderzoek samen met
collega’s bij het Wageningen Laboratory of Chemistry and Biophysics, met het
Alba Synchrotron in Barcelona en de University of Kyoto. Het onderzoek werd
deels gefinancierd met een NWO-VICI beurs die in 2015 aan Dolf Weijers werd
toegekend.
Publicatie
Design principles of a minimal auxin response system. Hirotaka Kato, Sumanth K.
Mutte, Hidemasa Suzuki, Isidro Crespo, Shubhajit Das, Tatyana Radoeva, Mattia
Fontana, Yoshihiro Yoshitake, Emi Hainiwa, Willy van den Berg, Simon Lindhoud,
Kimitsune Ishizaki, Johannes Hohlbein, Jan Willem Borst, D. Roeland Boer,
Ryuichi Nishihama, Takayuki Kohchi and Dolf Weijers, Nature Plants, 15 May
2020. DOI: https://doi.org/10.1038/s41477-020-0662-y
[Alternate text]
NOOT VOOR DE REDACTIE
Voor meer informatie neem contact op met
Prof.dr. Dolf Weijers, Wageningen University & Research, Laboratorium voor
Biochemie
tel. 0317-482866, email: dolf.weijers@xxxxxx<mailto:dolf.weijers@xxxxxx> or Dr.
Hirotaka Kato, Kobe University, tel. +81 78-803-5727, email
hirotaka.kato@xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx<mailto:hirotaka.kato@xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx>
UFW Research Award 2019 for Hirotaka Kato and Sumanth K. Mutte
https://www.wur.nl/en/newsarticle/2019-UFW-Research-Award-for-two-plant-hormone-researchers.htm
eLife publicatie: Origin and evolution of the nuclear auxin response system,
Sumanth K. Mutte MSc, Dr. Hirotaka Kato, eLife (open-access journal), 27 March
2018.
Foto: ARF1 eiwit in Marchantia. De aan/uitknop is gemarkeerd met een
fluorescerend eiwit. Photo: Shubhajit Das, Lab. of Biochemistry, WUR.
Wageningen University & Research combineert fundamentele en toegepaste kennis
vanuit de missie ‘To explore the potential of nature to improve the quality of
life’. Zo draagt WUR bij aan het oplossen van belangrijke vragen in het domein
van gezonde voeding en leefomgeving. Onze 5.500 medewerkers en meer dan 12.000
studenten laten zich inspireren door natuur, maatschappij en technologie.
Inspiratie die ons al meer dan een eeuw in staat stelt om te verwonderen,
kennis te ontwikkelen en deze wereldwijd toe te passen. En dat doen we niet
alleen, maar zoveel mogelijk samen met overheden, het bedrijfsleven,
non-gouvernementele organisaties en andere kennisinstellingen.
www.wur.nl
[Twitter]<http://link.pressmailings.com/ls/click?upn=oNjpa3xIVNFOP4omIr-2FL8YsHagCFc-2BCi-2FS-2FlU-2FMMpwod-2BRru-2B-2B0LLcfmrExlvrga4bw1iKvP14IbO-2BglKy8kCnnpzR-2B66KGyXzYZRA6imgXsjSssv2UQlyzgr9v9TPMZ_J9n_lwzeMr2z8Q5e76dek7NQ6ztcoSQniKzWPqGzrSBvQw-2FVyMBEh02Lsb7xthGDs4j6y-2Ft68GTrWkWUkRLIQ6rrP-2BPjucbdMwRYMhMFrieL9xjmcKKcmDpivptuLZm9AP2-2F7oA7TXU3MxeOueS4Beb5QGHRpxX-2BS3gthnocJb04wiG3cZ8i5RnGbcT35-2BQdwLRg2F-2FZcg5QgagPTGkHqqHgrU0lE3c4huYsY3shqM77TFBhIio-2BQl-2F74e-2FO0-2Bglj7WsTR3nyqTSmFvGXa0gRMoCb7vEdVj4fZLPgYmwMleeVY2vM7VJGWIdMPruJw-2BCzJfP1e8Jt-2B1OL02X1s-2BiFAbVSA-3D-3D>
[LinkedIn]<http://link.pressmailings.com/ls/click?upn=lB2O1AIP6cDJQElqPsQcJSbpz6qtMmGfVUsEt8v-2FnzH7P7tM6LgxhYIq0XQa57XiSy93_lwzeMr2z8Q5e76dek7NQ6ztcoSQniKzWPqGzrSBvQw-2FVyMBEh02Lsb7xthGDs4j6y-2Ft68GTrWkWUkRLIQ6rrP-2BPjucbdMwRYMhMFrieL9xjmcKKcmDpivptuLZm9AP2-2FkOD74rbYAz-2BaLuxhldL2X59agebwE9p9WGS-2FsTDr6JdTVqN8JtOmFSr9YE5gF6Zs1t0bEEzFQ7nOtVBT3olOHsQL3MkKTH9cNjIB89rYEcYPeiLRxPQcOmANadKos5-2FVYK2x6EsyHkhfzGhKrTJcJWrHjzSpKAQTnML6ZUaKmMHyvitfot1Umf0m8n8E1GKG36qmOI4aWQ3DWBEwggrPpA-3D-3D>
[Instagram]<http://link.pressmailings.com/ls/click?upn=6kSbbF03w41sgZWbN18780oAH7QhtoUJ24cttwvEpBKJz3lG1ppOYXOHucigOTcJ8uHUG-2FFHI29TN4IL-2BhgosA-3D-3Dl5pB_lwzeMr2z8Q5e76dek7NQ6ztcoSQniKzWPqGzrSBvQw-2FVyMBEh02Lsb7xthGDs4j6y-2Ft68GTrWkWUkRLIQ6rrP-2BPjucbdMwRYMhMFrieL9xjmcKKcmDpivptuLZm9AP2-2Fej1n8iBgrWuAxrMTynzLVvUsJ-2Fqwth0O-2F6Rq77rfHrpkKAqn7OfydohTpAcOoysYGKgHtXDPzNxslFpk-2BoROJqPZ-2B2WXtpSg6-2BUJo-2FP0xmumVjrcxwjKNgMGcEaLXAOJgRBI2AOJl6Vvax4yqzw97hMeQO4tqt8MZTDiQ7NNz-2F8uGATMc5HcnW-2BKm6c0KJgJSN6zzwnSepL-2Brvc-2B72e6Zw-3D-3D>
[YouTube]<http://link.pressmailings.com/ls/click?upn=6kSbbF03w41sgZWbN187868zQsdSElvDl5eT1M3loOHwxr0o2kv3lGm1UqV0bpp8WgqdhcdrNc2DSgfoYc6xTA-3D-3D6yNV_lwzeMr2z8Q5e76dek7NQ6ztcoSQniKzWPqGzrSBvQw-2FVyMBEh02Lsb7xthGDs4j6y-2Ft68GTrWkWUkRLIQ6rrP-2BPjucbdMwRYMhMFrieL9xjmcKKcmDpivptuLZm9AP2-2FmWk0tAOR4-2BEjYeKaw0AwtPe62ygLik2eo2c7dkVh-2Bipgi6-2BaPxEH19UsZxSqmt3YcOldzKQIOtwBUJq5kv4VjCNEDBUi66FLh-2FpGxnPV-2BkaSBSRg1IlU5lt2PxgmePrHFrajW-2Biv1QdZ-2Bb6XR8SSvXZKDEgYOLtXwKRVJ8i3QvlyP9nNaydp2s65e7LOPsWc8U2rXakeD6Z9OHv2C7MYnA-3D-3D>
[Facebook]<http://link.pressmailings.com/ls/click?upn=lB2O1AIP6cDJQElqPsQcJeE3f6kMGHHA01hPL1Niu5Zmsuy4RQjWPWBMgFBtNjpKR5jh_lwzeMr2z8Q5e76dek7NQ6ztcoSQniKzWPqGzrSBvQw-2FVyMBEh02Lsb7xthGDs4j6y-2Ft68GTrWkWUkRLIQ6rrP-2BPjucbdMwRYMhMFrieL9xjmcKKcmDpivptuLZm9AP2-2FmWk0tAOR4-2BEjYeKaw0AwtKmxEGcqfdsa5S-2BAG1URa4CkW2ehzLBNQzBaBYlhQkD1ZEmHsP1cTBJ7ELmpqrK9j-2F-2BfVtOnFc7PcSIA4v1ftk53rCxebXSdtrIQDXSHtl5Z-2BQiRW-2BgxWhi9hpkTUdbrZ3Y-2B5x4vdbC71ZeBp-2BucvXD66EdjZkQ8KIRRnVV8rNLsgbaPUrMvObNdGAlgUMD2Fg-3D-3D>
