Zo’n zeventig jaar hebben wetenschappers in het duister getast over het bloeihormoon. Recent onderzoek toont aan dat het geen hormoon is, maar een eiwit en bovendien dat er vrijwel altijd een opponent is die tegenwerkt. De vorming van beide eiwitten is afhankelijk van dezelfde omstandigheden zoals daglengte, lichtkleur en temperatuur. Ook de juiste tijd van de dag speelt een rol. Het ligt aan de balans tussen deze eiwitten wat er gebeurt: bloei of geen bloei.

In 1936 toonde de Armeense onderzoeker Mikhail Chailakhyan aan dat je een plant die geen bloeiprikkel (zoals kortedag) heeft gehad, toch aan het bloeien kunt krijgen door er een deel van een andere plant op te enten die wel een dergelijke bloeiprikkel heeft gehad. Schijnbaar ging er een stof, die tot bloei aanzet, van de ent naar het groeipunt. Hij noemde deze stof florigeen (florigen in het Engels) en nam aan dat het een hormoon was.

Kanttekeningen

Er volgde een zoektocht van tientallen jaren naar dit florigeen, maar een nieuw hormoon werd niet gevonden. Zou het dan misschien toch om één van de bekende hormonen gaan? Gibberellinen waren lang een goede kandidaat, maar wel eentje met veel bezwaren. Soms remden ze namelijk juist de bloei. Een onbevredigende tussenstand aan het begin van deze eeuw was de aanname dat florigeen in feite een samenspel is tussen verschillende hormonen, suikers en polyamines.
Sindsdien zijn moleculaire technieken gemeengoed geworden en ging in veel onderzoeksvelden het licht aan. Deze technieken brengen de structuur, functie en werking van genen en regeleiwitten in beeld. Hierdoor groeien nog steeds inzichten in allerlei processen met sprongen. Tegelijkertijd hebben de nieuwe inzichten tot gevolg dat oude wetmatigheden van veel kanttekeningen worden voorzien. Processen in planten gaan over veel schijven, met allerlei terugkoppelingen, stimulators en remmers. Dat kan ervoor zorgen dat een teeltmaatregel de ene keer goed werkt en de andere keer, onder net iets andere omstandigheden, veel minder.

Transcriptiefactor

Veel onderzoek wordt gedaan aan de modelplant Arabidopsis, een langedagplant. Bij deze plant heet het florigeen: FT-eiwit. Dit is het cruciale regeleiwit, dat in de bladeren wordt gevormd en naar het groeipunt gaat. Daar bindt het met FD, een zogenaamde transcriptiefactor die ervoor zorgt dat een gen wordt afgelezen.
Tegelijkertijd bestaat er ook een anti-florigeen: een stof die bloei remt. Als die met FD bindt, gebeurt er niets. Zoals bij een stoelendans is het aantal FD-plaatsen beperkt: als er veel florigeen is worden de plekken bezet en kan anti-florigeen niets meer uitrichten: er komt dus bloei. Andersom werkt het precies hetzelfde. Inmiddels is gebleken dat dit systeem in heel veel plantensoorten voorkomt, waarbij de namen/afkortingen van het florigeen en de transcriptiefactor wel steeds anders zijn. Op den duur kan dit soort onderzoek consequenties hebben voor de bloeisturing bij daglengtegevoelige gewassen als chrysant en aardbei, maar ook bij de veredeling van bijvoorbeeld tomaat en roos.

Chrysant

Bij chrysant is de daglengte sterk bepalend of de plant gaat bloeien. Het licht doet twee dingen: het zet de biologische klok gelijk en bevordert de vorming van florigeen, dat bij chrysant FTL3 heet. Er is een minimum aantal korte dagen nodig voordat er genoeg FTL3 is gevormd. Bij lange dagen wordt juist het anti-florigeen AFT gevormd.
En dan is er nog een tweede anti-florigeen in het spel, namelijk TFL1. Dat wordt continu gevormd onafhankelijk van de daglengte, niet in de bladeren maar in het groeipunt. Al deze stoffen oefenen hun invloed uit in het groeipunt; FTL3 en AFT arriveren daar via de vaten. Vervolgens hangt het van de verhouding tussen deze drie stoffen af wat er gebeurt: bloei of geen bloei (of slechte bloei). Als genoeg florigeen weet te binden met de transcriptiefactor FDL1 in het groeipunt, leidt dat tot bloei. Wanneer te veel anti-florigeen bindt, komt er geen bloei.

Biologische klok

Niet alleen de daglengte is van invloed op de verhouding tussen de bloeiregulatoren, ook de lichtkleur speelt een rol. Nachtonderbreking met rood licht gaat de vorming van florigeen tegen. Blauw en verrood licht doen dat ook, maar alleen als de chrysant overdag louter blauw licht heeft gekregen. Als het daglicht wit was, werkt dit niet. Deze bevindingen wijzen erop dat fytochroom B in de behandelingen de vorming van de regeleiwitten stuurt.
Verder speelt de biologische klok een rol. Acht à tien uur na het invallen van de duisternis bevordert rood licht sterk de vorming van anti-florigeen AFT. Die gevoeligheid is steeds op dezelfde tijd het hoogst, hoe lang de donkerperiode verder ook is. Het maakt dus veel uit wanneer de nachtonderbreking (om de bloei te remmen) plaatsvindt en bovendien met welke lichtkleur. De chrysant meet de nacht en zijn klokje is gelijk gezet door het invallen van de duisternis.

Tomaat

Bij tomaat heet het florigeen SFT, en het anti-florigeen SP. Tomaat staat niet bekend als daglengtegevoelig, maar intern zit het dus anders. Toevallig zorgt de balans tussen SFT en SP ervoor dat in cultuurtomaten nooit problemen voorkomen. Sommige wilde soorten zijn echter wel degelijk daglengtegevoelig. Voor veredelaars is dat een punt om rekening mee te houden bij het kruisen met andere tomatensoorten.

Aardbei

De bloei bij aardbei wordt bevorderd door lage temperaturen en kortedag. Hoe het precies werkt, moet nog duidelijk worden, maar deze behandelingen zorgen wel voor een toename van een stof, waarvan nog moet blijken of die het florigeen kan worden genoemd. De remmende factor (TFL1) is wel bekend.
Opvallend is dat andere leden van de Rosaceae, zoals roos, continu bloeien. Dat blijkt door een mutatie in een variant van het TFL1-gen te komen. Zo’n inzicht is belangrijk omdat veredelaars daardoor op het spoor worden gezet van soortgelijke mechanismen bij andere gewassen.
Doordragers bij aardbei bloeien continu onder langedag en hogere temperatuur. Het verschil tussen ‘gewone’ aardbeien en doordragers is een mutatie in het gen dat normaal de bloei remt onder langedag.

Afstemming

De groeiende inzichten maken het veredelaars mogelijk effectiever op eigenschappen te selecteren, maar zullen in de toekomst ongetwijfeld ook tot aanpassing van teeltmaatregelen leiden, waarbij daglengte, lichtkleur, temperatuur en tijdstip van de behandeling op elkaar afgestemd dienen te worden bij daglengtegevoelige planten.


De informatie in dit artikel is voor een belangrijk deel afkomstig van Y. Higuchi en T. Hisamatsu (in het boek ‘LED Lighting for Urban Agriculture, ed. T. Kozai e.a.)


Samenvatting

Sommige gewassen hebben een externe prikkel (kortedag, langedag, temperatuur) nodig voordat ze gaan bloeien. Door zo’n prikkel wordt een bloeistimulerend eiwit, florigeen, gevormd. Daarnaast zijn er ook bloeiremmers, anti-florigenen. Het hangt van de verhouding van die eiwitten af, wat er gebeurt. Ook gewassen die altijd wel bloeien, zoals tomaat, hebben zulke bloeibevorderende en -remmende eiwitten.

Tekst: Wim van Ieperen, Ep Heuvelink (Wageningen University & Research) en Tijs Kierkels. Foto’s: Wilma Slegers.





Gerelateerd