Met de ontdekking van twee transcriptiefactoren in een luzernesoort (Medicago truncatula) hebben Wageningse moleculair biologen de wortelknolvorming doorgrond. Van de start van deze symbiose tussen stikstof-vastleggende Rhizobium-bacteriën en vlinderbloemige planten zijn nu alle stappen bekend. De bacterie scheidt Nod-factoren uit die de plant herkent, uiteindelijk leidt dat tot het opnemen van de bacterie en de vorming van een wortelknol. De nieuw ontdekte transcriptiefactoren, NSP1 en NSP2, zijn beiden essentieel voor alle veranderingen in genexpressie die de wortel in dit proces ondergaat.
‘Na deze publicaties zijn we wel klaar met de sleutelregulatoren van de wortelknolvorming’, verwacht prof. dr. Ton Bisseling van de onderzoeksgroep Moleculaire Biologie (Wageningen Universiteit). Met de groep van René Geurts beschrijft hij de ontdekking van NSP1 in Science van vandaag. Het verschijnt back-to-back met een artikel van Britse en Amerikaanse onderzoekers die NSP2 beschrijven.
Hoewel de route nu bekend is, staan nog genoeg deelvragen open. Bijvoorbeeld, gaat transcriptiefactor NSP1 een fysieke interactie aan met het calmoduline-kinase dat de factor aanzet? Wellicht koppelt het kinase direct een fosfaatgroep aan de transcriptiefactor, ze komen allebei namelijk in de kern voor.
De resultaten bieden ruimte voor speculatie. Grote stukken van de Rhizobium-signaleringsroute komen ook voor bij diverse planten die helemaal niet aan wortelknolvorming doen. Bisseling denkt dat het in de toekomst wellicht mogelijk is om bijvoorbeeld populieren, die heel nauw verwant zijn aan vlinderbloemigen, zodanig aan te passen dat ze ook in staat zijn tot wortelknolvorming. Populieren zouden daardoor beter groeien op schrale, voedselarme bodems. De boom wordt steeds meer in plantages gekweekt om op duurzame wijze te voorzien in de houtbehoefte, bijvoorbeeld in de Amerikaanse staat Oregon.
‘Dan heb ik het wel over een termijn van tien of twintig jaar’, relativeert Bisseling. ‘Maar ik denk dat het een goede mogelijkheid is vanuit de genetische kennis die we nu hebben. We kunnen in ieder geval een veel analytischer benadering kiezen dan in de jaren tachtig. Toen is geprobeerd simpelweg het bacteriële enzym dat stikstof vastlegt, nitrogenase, over te zetten in planten. Dat werkte niet, nitrogenase heeft een bijzonder milieu nodig om stikstof vast te leggen. Maar nu is het niet zo’n grote sprong meer.’