plantjes in reageerbuisjes

Project

EpiTraits

Eigenschappen van organismen kunnen in de DNA sequentie van genen vastgelegd zijn. Hier bovenop is er nog een belangrijk mechanisme waardoor genen en daarmee eigenschappen gereguleerd zijn, deze worden epigenetisch gereguleerd. Epigenetica speelt een belangrijke rol in de regulatie van genen en daarmee kwantitatieve en kwalitatieve eigenschappen van een plant.

Doelstellingen project

We willen weten welke planteigenschappen epigenetisch geregeld worden en hoe dit gebeurt. Bekend is dat omgevingscondities tijdens de groei van een gewas hier invloed op heeft, maar hoe stabiel dat is en het mechanisme daarachter is grotendeels onbekend. Hier proberen we inzicht in te krijgen.

Aanpak en tijdspad

De focus zal zijn op de bloeiregulatie en in een latere fase zullen we kijken hoe temperatuur een invloed heeft op bloei en of daar epigenetische kenmerken aan zijn verbonden. De bloei zal geinduceerd worden door planten over te zetten van een korte dag regiem naar een lange dag regiem. Modelplanten (zandraket, Arabidopsis) zullen dan binnen 5 dagen na het overzetten beginnen met het vormen van bloemen. DNA en RNA zal geisoleerd worden en de expressie van belangrijke bloeigenen zal bepaald worden. Van het DNA zal de tmethyleringsstatus (belangrijk epigenetisch kenmerk) bepaald worden door bisulphite behandeling en whole geneome sequencing. Dit moet in 2013 inzicht geven over de DNA methylering op verschillende momenten van het bloeiinductie proces. Aan de hand van de expressie van genen zal de correlatie van DNA methylering met genexpressie bepaald worden. In 2013 zal ook een eerste aanzet plaats vinden om de compactheid van het DNA te bepalen. Hoe compacter het chromosoom hoe inactiever de genen zijn die op dat chromosoom liggen. 

Resultaten

Technieken om epigenetische veranderingen waar te nemen.
We hebben methoden geoptimaliseerd en geimplementeerd voor ons plantmateriaal waarmee de methylering van DNA, de compactheid van DNA (middels DNase/Mnase behandeling) en de modificaties van chromosoomeiwitten (Histonen) bepaald kan worden. Een andere techniek (3C) waarmee interacties tussen DNA regio’s aangetoond kan worden, is ook opgezet. Door deze DNA interacties ontstaan er ‘loopjes’ in de DNA strengen die belangrijk zijn bij de regulatie van de activiteit van genen. We hebben aangetoond dat een dergelijk DNA loopje ontstaat bij een belangrijk bloeigen. Of dit DNA loopje verantwoordelijk is voor de activiteit van dit bloeigen zal nog onderzocht worden.

Kennis wanneer dat soort epigenetische veranderingen plaatsvinden gedurende het bloeiproces.
Het bloeiproces in Arabidopsis is te induceren door planten van een korte dag naar een lange-dag regiem over te zetten. We hebben de activiteit van een 50-tal genen die potentieel van belang zijn voor bloei in kaart gebracht voor en tijdens de inductie van bloei. We weten nu precies welke genen eventueel door epigenetische factoren geregeld worden. We richten ons vooral op een gen (SOC1 genaamd) waar alle bloeisignalen bij elkaar komen. Dit gen wordt daarom ook wel ‘integrator’ genoemd. Ons doel is om meer te weten te komen hoe deze centrale speler in het bloeiproces geregeld wordt. We hebben al enkele kandidaten (eiwitten) geidentificeerd die bij de regulatie van SOC1 een rol speelt. In aanpalende projecten bestuderen we ook of deze bloeigenen bij andere planten en gewassen een rol spelen en of eenzelfde mechanisme ten grondslag ligt aan de regulatie van SOC1.