Je leest:

Van dezelfde strekking

Van dezelfde strekking

Auteur: | 4 juni 2004

Planten strekken zich uit om licht te kunnen opvangen. Hetzelfde gebeurt onder water, dan strekken ze omhoog om lucht te krijgen. Wat is het verschil?

Als er veel buurplanten zijn, is het zaak om met de kop boven het maaiveld uit te steken, om voldoende licht op te vangen. Dat kunnen planten doen door strekking van de stengels, en vaak ook de stelen van de bladeren. Deze strekking gaat vaak gepaard met nog een reactie: de bladeren blijven niet in een horizontaal vlak, maar klappen op naar boven, zodat ze echt naar het licht toegroeien.

‘Dat proces is al heel lang bekend. En onderzoekers dachten ook dat ze precies wisten wat het signaal was dat deze reacties in de plant in gang zette. Maar ik heb tijdens mijn promotie-onderzoek–bij experimentele plantenecologie in Nijmegen – ontdekt dat het minder simpel is dan iedereen dacht’, vertelt Ronald Pierik. Hij is sinds een jaar postdoc bij de vakgroep Ecofysiologie van de Universiteit Utrecht.

De ‘klassieke’ verklaring is als volgt. Een plant is omringd door veel buurplanten. Er valt zonlicht op de buurplanten, en het chlorofyl neemt daaruit het rode en blauwe licht op. De bladeren van de buurplanten weerkaatsen ook een deel van het zonlicht, en daar zit dan weinig rood meer in, maar nog steeds even veel ver-rood licht, want dat laatste wordt door het chlorofyl niet geabsorbeerd. Zodoende verandert de verhouding tussen rood en ver-rood licht, afhankelijk van het aantal buurplanten. Het is die relatieve verhouding die de plant waarneemt, met behulp van een ander pigment: fytochroom. Dat raakt actief door rood licht en inactief door ver-rood licht. Op die manier ‘weet’ een plant dat de buren dichtbij zijn.

Deze verklaring was zo’n vijfentwintig jaar lang afdoende. Maar zo simpel lag het niet. Pierik ontdekte dat transgene tabaksplanten die ongevoelig waren voor het gasvormige plantenhormoon ethyleen te langzaam hun stengels strekten en hun bladeren opklapten als ze vlakbij buurplanten stonden. Pierik: ’Ze verloren de competitie om licht van hun wild-type buurplanten. Dat bleek niet alleen met de rood/ver-rood reactie te maken hebben, maar vooral met een vertraagde blauwlicht-reactie en met ethyleen.

Planten die geen ethyleen kunnen waarnemen, kunnen blijkbaar ook niet goed hun buurplanten detecteren.’ Ethyleen speelt dus een rol bij strekking tijdens lichtconcurrentie van landplanten. Nieuw, maar tegelijkertijd niet helemaal een verrassing. Want voor een ander type plant was al lang bekend dat ethyleen cruciaal is voor strekking, namelijk bij planten die vaak te maken krijgen met overstromingen, zoals planten die langs rivieren groeien.

Kunstje

Wat er met die planten gebeurt als ze onder water komen te staan, wordt al jaren onderzocht in Utrecht. Het was dan ook logisch dat Pierik daar zijn onderzoek naar strekkingsgroei voortzette. ‘Hier in Utrecht is moeraszuring ( Rumex palustris) een van de modelsoorten. Deze komt veel voor in uiterwaarden, waar hij regelmatig onder water komt te staan. Dan is het van belang niet te verzuipen, en dus gaat de plant zijn bladeren strekken om weer boven water te komen. Dat proces kan in twee uur helemaal op gang komen. Het signaal daarvoor is ethyleenophoping. Elke plant produceert ethyleen, dat vervolgens naar buiten diffundeert. Onder water neemt de concentratie ethyleen toe, omdat diffusie daar veel langzamer verloopt. Die concentratieverhoging zet de strekking van de bladsteel in gang.’

In zijn eerste Utrechtse experiment zette Pierik moeraszuring onder een groen filter, gewoon op het droge. ‘Dan heb je een nabootsing van de omstandigheden van dichte begroeiing. En wat blijkt? Dan kan hij het kunstje ook. De gelijkenis is zo groot dat je de verschillende grafieken, dus groenfilter versus overstroomde plant, niet uit elkaar kunt houden. Dat is bijzonder als je je realiseert dat dichte begroeiing en overstroming twee signalen zijn die werkelijk in niets op elkaar lijken.’

Vervolgens richtte Pierik zijn aandacht op veldzuring ( Rumex acetosa). Een andere zuringsoort, die hoger op de dijk groeit, en daardoor zelden overstromingen meemaakt. Die locatie heeft echter ook een nadeel: hoe hoger op de dijk, hoe drukker het is. Veldzuring kent daarom net als moeraszuring de strekkingstruc: alleen doet hij het niet om lucht, maar om licht te krijgen. Als veldzuring het boven water kan, kan hij het dan ook onder water, net zoals moeraszuring? Pierik: ‘Het antwoord is nee: hij strekt niet en verzuipt gewoon. Behalve als je hem niet alleen onder water, maar ook onder een groenfilter zet. Dan lijkt het voor de plant net alsof er veel lichtconcurrentie is, en strekt hij zijn stengels en bladeren tot boven het wateroppervlak.’

Pierik wil nu onderzoeken waar het verschil zit tussen moeras- en veldzuring op moleculair niveau. ‘Als we weten welke genen actief zijn aan het begin van de cascade, kunnen we misschien begrijpen waarom sommige soorten wel en andere niet reageren op een overstroming.’ Behalve fundamenteel interessant, zou die kennis ook nuttig kunnen zijn om bepaalde landbouwgewassen bestand te maken tegen overstromingen. ‘Ik heb nu een Chinese studente bij mij werken die meer wil weten over overstromingstolerantie, zodat ze daar in China iets mee kan. In landen als China mislukt de oogst vaak door overstromingen, je kunt je voorstellen dat het handig is als de overstroomde gewassen net als moeraszuring weer boven het wateroppervlak kunnen komen. Maar dat is verre toekomst hoor.’

Voordat het zover is, is er nog veel fundamenteel labwerk nodig. Niet alleen aan zuring, Pierik maakt ook een uitstapje naar Arabidopsis, omdat zuring lastig genetisch te veranderen is. ‘Als we bij Arabidopsis een gen vinden, proberen we een vergelijkbaar gen op te sporen in de zuringsoorten. Stel dat dat gen bij veldzuring afwezig is maar wel bij moeraszuring werkt. Dan heb je iets.’

Het is de combinatie van ecologie, fysiologie en moleculaire technieken die het onderzoek aantrekkelijk maakt, vindt Pierik. ‘Vroeger waren dat twee uitersten, ecologie en biotechnologie. Hier komt alles bij elkaar. Dan kun je met veel grotere stappen vooruit.’

Dit artikel is een publicatie van Bionieuws.
© Bionieuws, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 04 juni 2004

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink Agenda

NEMO Kennislink vertoont op deze plaats normaal gesproken wetenschappelijke activiteiten uit heel Nederland. Door de maatregelen tegen het nieuwe coronavirus zal daarvan een groot gedeelte worden afgelast. Omdat we geen achterhaalde informatie willen verspreiden, laten we voorlopig geen activiteiten zien.
NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.