News

Doorbraak onderzoek hoe krachten inwerken op plantencel

Published on
2020年7月16日

Hoe maken we krachten die op plantencellen inwerken zichtbaar en meetbaar? Joris Sprakel, Hoogleraar Physical Chemistry and Soft Matter en Dolf Weijers, Hoogleraar in Biochemistry bij Wageningen University & Research hebben een doorbraak bereikt in het onderzoek hiernaar. Met hun ontdekking is via een microscoop te zien hoe krachten inwerken op biologische materie. Een ontdekking die inzicht geeft en gelijk ook de deur openzet naar vervolgonderzoek. Denk hierbij aan hoe een plant zijn identiteit bepaalt en hoe cellen onderling met elkaar communiceren. Op al die niveaus spelen krachten een rol; het volledige functioneren van de plant wordt mede hierdoor bepaald.

Zichtbaar maken

Weijers: “Deze techniek stelt ons in staat om binnenin levende plantencellen, en zelfs in onderdelen van die cellen de krachten zichtbaar te maken. In een heleboel gevallen zal de plant zijn wanden versterken zodat hij bijvoorbeeld niet omklapt. De plant wordt sterker omdat er krachten zijn en dat is nodig om rechtop te blijven staan. Maar diezelfde krachten spelen ook een rol in hoe een plant zijn vorm bepaalt, in welke richting een cel deelt, of welke kant de plant op groeit. Dat hebben we nu meetbaar en zichtbaar gemaakt. Nu kunnen we duiding gaan geven aan de krachten die we zien.”

Mechanical map of the cell membranes in a living and growing plant root, obtained with the new method of Sprakel and Weijers.
Mechanical map of the cell membranes in a living and growing plant root, obtained with the new method of Sprakel and Weijers.

Mechanobiologie

Het vakgebied van de mechanobiologie onderzoekt de rol van fysische prikkels in het aansturen en/of beïnvloeden van biologische processen. Het klassieke beeld is dat biologische processen te beschrijven zijn door chemische interacties tussen biomoleculen. Het wordt de afgelopen jaren echter steeds duidelijker dat dit niet het hele verhaal is. Fysische prikkels (krachten) spelen een grote rol in het reguleren van biologische processen.

De mechanobiologie van microben en dieren is sterk in ontwikkeling. In het plantenrijk is er veel minder bekend over de mechanismen waarmee cellen en weefsels omgaan met mechanische stress. De afgelopen jaren komen er stukjes van de puzzel in beeld. Er is een klein aantal biomoleculaire effectoren geïdentificeerd, die betrokken is bij mechanische signalering. Een alomvattend en systeemperspectief van de mechanische regeling van de functie en ontwikkeling van planten, plus de kwantitatieve basis ervan, ontbreken nog.

Vervolgstap

Sprakel: “Met dit onderzoek hebben we de deur geopend, nu kunnen we naar binnen en de kamer bekijken. Onze eerste stap was sterk gebaseerd op chemie: wat heb je nodig om het zichtbaar te maken? Dit hebben we gekoppeld aan microscopie: waar zitten die krachten? De volgende stap is nu: wat als je iets verandert, kun je dan op voorspelbare manier deze krachten beïnvloeden? Daar gaan Dolf Weijers en ikzelf, de komende jaren met ons gezamenlijke team aan werken.”