Planten ontwikkelden een moleculaire schakelaar om hitte te weerstaan
Gent, 26 augustus – Door de klimaatverandering krijgen planten steeds vaker te maken met extreme hitte. Om te overleven moeten ze zich aanpassen aan hogere temperaturen. Onderzoekers van VIB, de Universiteit Gent, KU Leuven, en internationale partners hebben nu ontdekt hoe planten dat doen. Hun studie, gepubliceerd in Nature Plants, onthult een moleculair mechanisme dat planten helpt afkoelen tijdens hittegolven. "Na een opnieuw uitzonderlijk warme en droge zomer is het relevanter dan ooit om te begrijpen hoe planten zich beschermen tegen hitte," zegt prof. Ive De Smet. "Zo komen we te weten hoe we gewassen beter kunnen voorbereiden op een veranderend klimaat."
Hoe planten zich koel houden
Planten kunnen niet wegtrekken naar een koelere plek wanneer het warm wordt. Daarom zijn ze afhankelijk van slimme biologische systemen om oververhitting te voorkomen.
Een van hun belangrijkste verdedigingsmechanismen zijn de huidmondjes: kleine openingen in het bladoppervlak. Wanneer de temperatuur stijgt, kunnen deze poriën zich openen. Daardoor verdampt water uit het blad, wat voor verkoeling zorgt. Dat werkt vergelijkbaar met zweten bij mensen. Wetenschappers wisten al dat huidmondjes een belangrijke rol spelen bij hittebestendigheid, maar de onderliggende processen waren nog niet volledig bekend.
Onder leiding van professor Ive De Smet van het VIB-UGent Centrum voor Plantsysteembiologie ontdekten de onderzoekers – waaronder ook de teams van prof. Kevin Verstrepen (VIB-KU Leuven Centrum voor Microbiologie) en prof. Kris Gevaert (VIB-UGent Centrum voor Medische Biotechnologie) - nu een tot dusver onbekend mechanisme dat ervoor zorgt dat huidmondjes openblijven tijdens hitte.
Een eiwit met de naam UBP24 speelt daarin een centrale rol. Bij hoge temperaturen wordt dit eiwit gestabiliseerd, waardoor ook andere eiwitten actief blijven die de huidmondjes openhouden. Zo kan de plant zichzelf blijven afkoelen wanneer de temperatuur oploopt.
Belangrijke kennis voor de landbouw van morgen
Nu hittegolven wereldwijd vaker en intenser worden, is het steeds belangrijker om te begrijpen hoe planten omgaan met warmte. De nieuwe ontdekking verklaart beter hoe planten hun bladeren koel houden onder warme omstandigheden. Hoewel het om fundamenteel onderzoek gaat, biedt het nieuwe aanknopingspunten voor de ontwikkeling van gewassen die beter bestand zijn tegen klimaatverandering.
"Nu hittegolven steeds vaker voorkomen, is het belangrijker dan ooit om te begrijpen hoe planten van nature omgaan met hoge temperaturen," zegt Prof. Ive De Smet. "Door een van de mechanismen bloot te leggen waarmee planten hun natuurlijke koelsysteem regelen, krijgen we meer inzicht in de processen die hen helpen veerkrachtig te blijven tijdens hittestress."
.jpeg)
Een evolutionaire innovatie
De onderzoekers vergeleken het UBP24-eiwit in tientallen plantensoorten en ontdekten dat een specifieke moleculaire schakelaar al ontstond bij de vroege vaatplanten. Die ontwikkeling viel samen met het ontstaan van actief gecontroleerde huidmondjes. Dankzij deze aanpassing konden planten hun reactie op warmte nauwkeuriger afstemmen.
Opmerkelijk genoeg bleek een vergelijkbaar principe ook aanwezig in gisten, ondanks de enorme evolutionaire afstand tussen gisten en planten. Dat wijst erop dat deze strategie om met hitte om te gaan al zeer oud is en bijzonder doeltreffend blijkt te zijn.
"Het was bijzonder verrassend om vergelijkbare oplossingen terug te vinden in organismen die zo verschillend zijn als planten en gisten," zegt eerste auteur Shao-Li Yang. "Dat suggereert dat het om een zeer oude en efficiënte manier gaat waarmee cellen zich beschermen tegen hitte."
Planten voorbereiden op een warmer klimaat
Door een moleculaire schakelaar te identificeren die het natuurlijke koelsysteem van planten helpt regelen, werpt deze studie nieuw licht op de manier waarop planten zich tijdens hun evolutie hebben aangepast aan veranderende omgevingen. Die kennis verdiept niet alleen ons begrip van de plantenwereld, maar kan in de toekomst ook bijdragen aan de ontwikkeling van gewassen die beter voorbereid zijn op een warmer klimaat.
Publicatie
Yang et al. Evolutionary tuning of molecular charge state of UBP24 shapes responses to high temperature. Nature Plants (2026).
Financiering
Dit onderzoek werd ondersteund door het Fonds Wetenschappelijk Onderzoek – Vlaanderen (FWO), de Taiwanese overheidsbeurs voor studie in het buitenland, het Bijzonder Onderzoeksfonds (BOF) van de Universiteit Gent en de China Scholarship Council. Aanvullende steun werd verleend door de Knut en Alice Wallenberg Foundation en via het langetermijnprogramma 'PlantXR: A new generation of breeding tools for extra-resilient crops', dat wordt uitgevoerd binnen het CropXR Institute.
Gunnar De Winter
