Gewas zo beïnvloeden dat tomaten precies op dezelfde hoogte groeien, waardoor een oogstrobot ze eenvoudig kan plukken. Planten veel dieper laten wortelen in een omgeving waar de grond droog is. Onderzoekers van Wageningen University & Research werken aan een onderzoeksproject waarbij duidelijk wordt hoe door het stimuleren van stamcellen op een bepaalde plek de architectuur van de plant is te beïnvloeden.
Hoogleraar ontwikkelingsbiologie Ben Scheres geeft aan dat stamcellen hun hele leven nieuw plantenweefsel, zoals bladeren, bloemen en wortels creëren. “Dit onderzoek gaat over complex bewijs van een simpel model over hoe je stamcellen op een precieze locatie in de plant kunt organiseren”.
Stamcellen organiseren groei
Scheres doet al jaren onderzoek naar de plant Arabidopsis om te begrijpen hoe planten hun stamcellen programmeren in de zaadjes en herprogrammeren in de zijwortels. “Met ons onderzoek laten we zien dat in de plantenwortel twee heel verschillende systemen samenwerken om heel nauwkeurig te bepalen waar die stamcellen zich moeten bevinden.”
Programmering stamcellen
De beide systemen die samen bepalen waar de stamcellen zich moeten bevinden, zijn allebei erg flexibel. Eén systeem reageert op de steeds fluctuerende hoeveelheid van het planthormoon auxine in de plant. Het tweede systeem reageert op de veranderlijke beweging van een eiwit. Scheres: “De plant programmeert de stamcellen exact daar waar de twee systemen samenkomen, bijvoorbeeld in wortelpuntjes, pas gevormde zijwortels en bij herstel van beschadigde wortels.”
Toepassingsmogelijkheden
Scheres geeft aan dat de verworven kennis over de twee systemen in de wortels de onderzoekers uiteindelijk zal helpen om de architectuur van de plant aan te kunnen passen. “Dat levert allerlei toepassingsmogelijkheden op die we in de toekomst kunnen gebruiken in de land- en tuinbouw”, meent Scheres.
Doorgronden groeiproces
In de land- en tuinbouw zoekt men continu naar mogelijkheden om gewassen te ontwikkelen met een hogere opbrengst en productie. Scheres: “Een goed begrip van de groei en ontwikkeling van de plant zijn hierbij essentieel. Als je een wortelpuntje afsnijdt, kun de stamcellen onder de microscoop gewoon zien zitten. Met het nieuwe onderzoek begrijpen we nu hoe nieuwe stamcellen worden geprogrammeerd.”
Samenbrengen onderzoeken
Om te doorgronden hoe de nieuwe stamcellen van planten geprogrammeerd worden, bracht het onderzoeksteam verschillende lijnen van jarenlang fundamenteel onderzoek bij elkaar. “De kennis die we met dit onderzoek opdeden, zal ons ook helpen om regeneratie van planten uit delende cellen heel precies te sturen door de genen aan te sturen”, aldus Scheres.
Vervolgstappen onderzoek
De volgende stap in het onderzoek is het daadwerkelijk aanpassen van de architectuur van het gewas. Scheres geeft aan dat het onderzoeksteam hier al een aantal ideeën voor heeft, waar hij nu nog niet concreet over kan uitweiden. “Maar in de toekomst kunnen we wellicht aan de tekentafel zeggen: ‘zo kunnen we meer en dikkere wortels maken’ of ‘zo kunnen we alle bladeren op een rij zetten’.”
Bron: Wageningen University & Research.