cellen

Project

Groeimodellering tomaat

Systeembiologie stelt zich ten doel de interacties tussen componenten in biologische systemen te ontrafelen en deze uit te drukken in vooral kwantitatieve termen. Dit project gebruikt hiervoor de tomatenvrucht.

De kennis hierover uit de functionele genomica wordt geïntegreerd in modellen, waarmee voorspellingen mogelijk worden over het functioneren van het systeem.De vraag is hoe de processen op celniveau invloed hebben op de groei en kwaliteit van een tomatenvrucht. Vooral celdeling, celexpansie en richting van celgroei bepalen de groei van de weefsels en de uiteindelijke vruchtgrootte, en daarmee de opbrengst.In hoeverre bepaalt de gengereguleerde celdeling en –expansie het uiteindelijke fenotype? Wat is de interactie met assimilatenvoorziening en temperatuur?

Doelstelling

Doel van dit project is de ontwikkeling van een model voor vruchtgroei van tomaat gebaseerd op gengereguleerde processen binnen de cel en de omgevingscondities. Hiermee kunnen groeiprocessen op cel- en weefselniveau worden verklaard.

Aanpak en tijdspad

Activiteiten zijn:Met een typisch systeembiologische aanpak worden op meerdere schaalniveaus modellen ontwikkeld en samen gebracht voor simulatie van het fenotype van de vrucht:

  • Expressie van genen die de celcyclus regelen worden in een model bijeengebracht om celdeling en door endoreduplicatie gedreven celexpansie te berekenen.
  • Groei van vruchtweefsels wordt vanaf celniveau gesimuleerd, daarbij worden ruimtelijke aspecten als turgor en drukverdeling verwerkt.
  • Invloed van sucrose en temperatuur op alle gemodelleerde processen wordt onderbouwd met state-of-the-art kennis.

De modelresultaten worden getoetst aan de experimentele resultaten van enkele bij dit thema betrokken aio’s van Wageningen UR.

Resultaten

In 2012 is het bestaande model (Tyson en Novak model uit 2001, versie uit Roodbarkelari et al. 2010) uitgebreid met de belangrijkste invloeden van auxine, grondig geparametriseerd om het juiste gedrag te simuleren. De beschrijving en analyse van dit aangepaste model vormen een onderdeel van het proefschrift van Apri, en zijn beschreven in een wetenschappelijk artikel, wat binnenkort wordt aangeboden (Apri et al. 2013). Het ontwikkelde model zal in een multi-scale model worden opgenomen voor opschaling naar vruchtniveau. Als basis voor dit doorontwikkelde model is een analyse van recente literatuur over de mechanismen van tomatengroei in al zijn facetten uitgevoerd. Het verslag hiervan zal als review paper worden gepubliceerd.

Eindresultaat is een operationeel simulatiemodel met een 3D-component, geijkt voor enkele temperatuur- en assimilatenniveau’s. Verder een wetenschappelijke artikel en een congrespresentatie.

Publicaties