VIB onderzoekers ontrafelen een genetische pathway belangrijk in de bladontwikkeling. 

De celcyclus inhibitor SIAMESE-RELATED1 (SMR1) speelt een cruciale rol in het aanpassingsvermogen van bladeren aan de omgeving.

De oppervlakte van een blad is opgebouwd uit verschillende types cellen die opvallend goed georganiseerd zijn ten opzichte van elkaar. Het team van prof. Lieven De Veylder (VIB-UGent Center voor Planten SysteemBiologie) en collega’s van de universiteit van Sheffield hebben een belangrijke doorbraak gemaakt in het begrijpen van de ontwikkeling van de epidermis van een blad. De studie, gepubliceerd in Nature Plants, kan leiden tot planten die beter bestand zijn tegen klimaatverandering 

De opbouw van een blad 

De oppervlakte van een blad (de blad epidermis) speelt een cruciale rol in het behouden van de waterbalans in de plant, het verzorgen van gasuitwisseling met de omgeving, verdediging tegen pathogenen en beschermen van de onderliggende cellen. Om al deze functies te kunnen uitoefenen, bestaat het epidermisweefsel uit verschillende cel types, zoals trichomen, stomata (de huidmondjes) en beschermende pavement cellen. ​ 

Huidmondjes en pavement cellen kunnen ontwikkelen uit dezelfde stomatale grondcellijn (SLGC). De verhouding van huidmondjes en pavement cellen is een belangrijke factor bij het bepalen hoe goed een plant kan omgaan met droogte. Vorig onderzoek toonde reeds aan hoe deze verschillende celtypes ontwikkelen en samenwerken, maar de genetische pathway verantwoordelijk voor de differentiatie van pavement cellen bleef grotendeels onbekend. Een nieuwe studie door Marieke Dubois en collega’s van het labo van Prof. Lieven De Veylder (VIB-UGent center voor planten systeembiologie) licht de sluier op. 

De groene kleur illustreert de expressie van SMR1
De groene kleur illustreert de expressie van SMR1

Van grondcel naar pavement naar klimaatresistentie 

Dankzij mutante Arabidopsis planten ontdekte het team dat de celcyclus inhibitor SIAMESE-RELATED1 (SMR1) cruciaal is voor de differentiatie van SLGCs naar pavement cellen. Met andere woorden, SMR1 stopt de hernieuwing van de stomatale grondcellijn en induceert zo de differentiatie van deze cellijn in pavement cellen. 

Door het aanpassen van de expressie van SMR1 kunnen onderzoekers de verhouding van stomata en pavement cellen aanpassen zodat bladeren beter bestand zijn tegen veranderende klimaatcondities. Bijvoorbeeld, met een hogere hoeveelheid pavement cellen tegenover huidmondjes kan het verlies van water door verdamping beter gecontroleerd worden. Dit is zeer interessant bij grote droogteperiodes of andere uitdagingen bij een veranderend klimaat. 

Dr. Marieke Dubois: "We hebben een tot voordien onbekende genetische pathway ontdekt die de vorming van pavement cellen in de blad epidermis bepaalt. Door SMR1 als een kritische regulator in dit differentiatieproces te bepalen, kunnen we de hoeveelheid huidmondjes in het blad reguleren. Dit opent deuren voor nieuwe mogelijkheden om planten te ontwikkelen die beter bestand zijn tegen klimaatverandering." 
Prof. Lieven De Veylder valt bij: "Door zich te richten op SMR1 kunnen onderzoekers tools en strategieën ontwikkelen die resistentie tegen stress in planten verhoogt, en onze agriculturele duurzaamheid verhoogt." 

Publicatie 

SIAMESE-RELATED1 imposes differentiation of stomatal lineage ground cells into pavement cells. Dubois et al. Nature Plants, 2023. 


Steve Bers

Steve Bers

Science Communications Expert, VIB

 

 

 

Over VIB

VIB is een onafhankelijk onderzoeksinstituut dat inzichten in de biologie vertaalt naar impactvolle innovaties voor de samenleving. Het werkt samen met de vijf Vlaamse universiteiten en diverse partners in de biotechsector en doet onderzoek in plantenbiologie, kanker, neurowetenschap, microbiologie, ontstekingsziekten, artificiële intelligentie en meer. VIB verbindt wetenschap met ondernemerschap en stimuleert zo de groei van de Vlaamse biotech. Het instituut draagt bij aan oplossingen voor maatschappelijke uitdagingen, zoals nieuwe methoden voor diagnose en behandeling en landbouwinnovaties. 

Meer info op www.vib.be

Neem contact op met