Ondanks eeuwen van studie doen wetenschappers nog steeds nieuwe ontdekkingen over de mechanismen van gravitropisme.
“Beste heer,” schreef de botanicus Thomas Andrew Knight in 1806. “Het kan nauwelijks de aandacht van zelfs de meest onoplettende waarnemer van vegetatie zijn ontgaan, dat ongeacht de positie waarin een zaadje wordt geplaatst om te ontkiemen, de wortel altijd een poging doet om naar het midden van de aarde af te dalen.”
Meer dan tweehonderd jaar later werken botanisten nog steeds aan het ontrafelen van de moleculaire mechanismen die bij dit proces betrokken zijn. Een van de eerste grote ontdekkingen – de identificatie van statocyten – vond plaats in het begin van de 20e eeuw.
Deze cellen, gelegen in wortelpunten, bevatten zware, met zetmeel gevulde korrels genaamd amyloplasten die naar de bodem van de cel zakken. Echter, aldus Sophie Farkas, een moleculair fysioloog aan de Universiteit van Freiburg, zijn de moleculaire mechanismen die amyloplasten gebruiken om aan te geven welke richting omlaag is pas recentelijk opgehelderd.
De Rol van LAZY Eiwitten bij Wortelgroei
In 2023 ontdekten onderzoekers dat het kantelen van een plant met 90 graden de fosforylering van eiwitten genaamd LAZY veroorzaakte. Dit zorgde ervoor dat de LAZY eiwitten van het celmembraan naar de amyloplasten sprongen.
Terwijl de amyloplasten langzaam naar de nieuwe onderkant van de cel zakten, namen ze de LAZY meelifters mee. Wanneer de amyloplast zijn bestemming bereikte, sprongen de LAZY eiwitten eraf en hechtten zich aan het membraan aan de onderkant van de cel.
Uitgelegd
De term “LAZY” staat voor “LAZY1-LIKE” eiwitten, een familie van eiwitten die een belangrijke rol spelen in de gravitropische reacties van planten. Deze eiwitten helpen bij het reguleren van de richting van de groei van wortels en stengels door hun positie in de cel aan te passen wanneer de plant wordt gekanteld.
Gravitropisme, ook bekend als geotropisme, is het fenomeen waarbij planten en andere organismen reageren op de zwaartekracht. Dit biologische proces zorgt ervoor dat plantenwortels naar beneden groeien (positief gravitropisme) en de stengels naar boven (negatief gravitropisme)
“Vanaf daar weten we dat de LAZY eiwitten andere eiwitten inschakelen“, zei Farkas. Uiteindelijk leidt dit tot de inschakeling van PIN-FORMED 3 (PIN3), een transporter voor het groei-regulerende hormoon auxine. Vervolgens verplaatsen auxinen zich naar de onderkant van de wortel, waar ze de groei remmen.
Als de wortel horizontaal gepositioneerd is en sneller groeit aan de bovenkant dan aan de onderkant, wordt de wortel gedwongen om naar beneden te buigen, richting het midden van de aarde.
Het bestuderen van de mechanismen die de groei en structuur van wortels beheersen kan wetenschappers helpen uit te vinden hoe ze planten kunnen ontwerpen die beter bestand zijn tegen droogte.
Geraadpleegde bronnen:
- Knight TA. Philos Trans R Soc. 1806;96:99-108.
- Prankerd TL. Botanical Gazette. 1920;70(2):148-152.
- Chen J et al. Cell. 2023;186(22):4788-4802.e15.
Ook lezen:
Veelgestelde Vragen
Wat is gravitropisme?
Gravitropisme is het biologische proces waarbij planten en andere organismen reageren op zwaartekracht, waardoor wortels naar beneden groeien en stengels naar boven.
Wat zijn LAZY eiwitten?
LAZY eiwitten, ook wel LAZY1-LIKE eiwitten genoemd, spelen een cruciale rol in gravitropische reacties van planten door de groeirichting van wortels en stengels te reguleren.
Wat zijn amyloplasten en wat doen ze?
Amyloplasten zijn met zetmeel gevulde korrels in wortelcellen die naar de bodem van de cel zakken, helpen om de groeirichting van de wortel te bepalen.
Hoe beïnvloeden auxinen de wortelgroei?
Auxinen zijn groeiregulerende hormonen die zich verplaatsen naar de onderkant van een wortel, waar ze de groei remmen en zo de wortel naar beneden laten buigen.
Waarom is onderzoek naar gravitropisme belangrijk?
Het bestuderen van gravitropisme helpt wetenschappers bij het ontwikkelen van planten die beter bestand zijn tegen omgevingsstress, zoals droogte.
