Onderzoekers van de Plant Sciences Group van Wageningen UR hebben in een samenwerking met Ierse, Spaanse en Amerikaanse onderzoekers de werking opgehelderd van een belangrijk genetisch knooppunt in de bloei. Het knooppunt stopt actief de bloei-inductie, de fase waarin planten aangezet worden om te bloeien, en zet het proces in gang om daadwerkelijk complete bloemetjes te laten ontwikkelen.
Foto: Bloemkooltje op een zandraketplantje. Het bloemkoooltje is maar een paar milimeter groot en bestaat (net als bij de gewone bloemkool) uit duizenden begin-puntjes van bloemetjes, die niet tot echte bloemetjes doorgroeien.
De resultaten worden vandaag gepubliceerd in Science. Volgens prof. Gerco Angenent, een van de begeleiders van het onderzoek, kunnen plantenveredelaars met deze kennis waarschijnlijk via het kruisen van planten gerichter dan voorheen heel nieuwe groentes of nieuwe siergewassen ontwikkelen.
Angenent, teamleider bij Plant Research International, onderdeel van Wageningen UR : “We hebben laten zien dat één bepaalde erfelijke eigenschap de verbinding legt tussen het induceren van de bloei en de daadwerkelijke ontwikkeling van de bloemen. In bloemkool is deze verbinding verstoord, waardoor er duizenden minuscule bloemknopjes ontstaan, die samen de bloemkool vormen, maar zich niet verder ontwikkelen tot bloemen. Door deze kennis toe te passen, zouden hele nieuwe soorten groenten en bloemvormen ontwikkeld kunnen worden.
De onderzoekers bestudeerden het zogenaamde AP1-gen, een gen dat in bloemkool afwezig is, waardoor de bloemkool gevormd wordt. Dit gen codeert voor een bepaald type eiwit dat in staat is om genen aan- of uit te zetten: een zogenaamde transcriptiefactor, dat als een schakelaar van processen werkt.
|
Voor hun studie maakten de onderzoekers gebruik van een “bloemkool-zandraket”: een mutant van het slechts 10 centimeter grote zandraketplantje dat verwant is aan bloemkool. Deze plantjes maken hele kleine bloemkooltjes in plaats van bloemetjes. In deze bijzondere plantjes is het AP1-eiwit niet werkzaam. De onderzoekers bedachten een manier om in dergelijke plantjes het AP1-eiwit op één bepaald moment in de héle bloemkooltjes wél weer te laten werken. Zo konden ze het AP1-eiwit in al die duizenden bloemknopjes tegelijkertijd de zelfde genen aan- en uit laten schakelen. Dit maakte het mogelijk om de genen te vinden die door het AP1-eiwit aan- en uitzet worden.
Het AP1 eiwit bleek in staat om wel duizend genen aan- of uit te zetten. Het eerste uur na de behandeling van de zandraketbloemkooltjes bleek het AP1-eiwit vooral genen te remmen. Ze ontdekten dat er vooral genen geremd werden die betrokken zijn bij de inductie van de bloei, het proces waarmee de plant zich klaar maakt om te gaan bloeien. In deze fase stopt de plant met de vorming van groene bladeren en worden knopjes gevormd waaruit later de bloemen kunnen ontwikkelen. |
Bloemkooltje op een zandraketplantje. |
Na ongeveer twee dagen bleek de werking van het AP1-eiwit sterk te veranderen. Dan werden juist genen áángezet. Dat bleken met name genen te zijn die verantwoordelijk zijn voor de vorming van de kelkbladeren, kroonbladeren, meeldraden en het vruchtbeginsel, kortom het begin van de echte bloemvorming
Kerstin Kaufmann, onderzoeker bij Wageningen University, onderdeel van Wageningen UR en eerste auteur van het artikel in Science: “Het AP1-eiwit is dus echt een knooppunt in de bloei van de planten. Het maakt de verbinding tussen de bloei-inductie en de uiteindelijke vorming van de bloemen. Inmiddels weten we dat veel meer plantensoorten een dergelijk AP1-gen hebben. De nieuwe kennis kan dus ook toegepast worden in planten die niet verwant zijn aan de zandraket.”