Planten hebben geen ogen, maar ze "zien" hun omgeving met licht.

Dat wordt mogelijk gemaakt door eiwitten die fotoreceptoren worden genoemd en die licht absorberen en omzetten in een signaal dat genen aan of uit zet. Tot nu, wetenschappers hebben het moleculaire mechanisme dat aan dat proces ten grondslag ligt niet volledig begrepen, waardoor planten herkennen wanneer ze in de schaduw staan ​​en naar de zon toe groeien, en om te voelen welk seizoen het is, zodat ze in het voorjaar kunnen bloeien.

Onderzoekers van de Universiteit van Californië, Riverside heeft het deel van een plantenfotoreceptor geïdentificeerd dat verantwoordelijk is voor lichtafhankelijke veranderingen in genexpressie, zoals geïllustreerd in een artikel dat vandaag is gepubliceerd in Natuurcommunicatie . De studie werd geleid door Meng Chen, een universitair hoofddocent celbiologie in UCR's College of Natural and Agricultural Sciences.

Chen en zijn collega's hebben een groep fotoreceptoren bestudeerd die fytochromen worden genoemd en die gevoelig zijn voor rood en verrood licht. en worden geconserveerd in planten, schimmels, en bacteriën. Het onderzoek is gedaan in Arabidopsis thaliana, een kleinbloemig plantje dat door biologen veel wordt gebruikt als modelsoort omdat het makkelijk te kweken en te bestuderen is.

Fytochromen regelen de groei en ontwikkeling van planten door de hoeveelheid of stabiliteit te veranderen van een andere groep eiwitten, transcriptiefactoren genaamd, waarvan het de taak is genen aan en uit te zetten. Om erachter te komen hoe de fotoreceptor de hoeveelheid transcriptiefactoren reguleert, Chen's team richtte hun aandacht op de structuur van het fytochroom, die twee functionele gebieden heeft die domeinen worden genoemd.

Hoewel bekend is dat één domein (de N-terminalmodule genoemd) licht waarneemt, de functie van het andere domein (de zogenaamde C-terminal module) was onbekend gebleven. De meeste wetenschappers geloofden niet dat de C-terminale module een rol speelde bij het signaleren van veranderingen in genexpressie in planten, maar Chen was het daar niet mee eens.

"We weten dat in bacteriën, die een soortgelijk eiwit gebruiken om licht waar te nemen, de N-terminale module detecteert licht en de C-terminale module regelt de stabiliteit van transcriptiefactoren. Echter, het huidige model in planten is dat de fotoreceptor de N-terminale module gebruikt om zowel omgevingslichtsignalen te detecteren als erop te reageren, " zei Chen, die ook lid is van UCR's Institute for Integrated Genome Biology (IIGB).

Chen's groep toonde aan dat de C-terminale module inderdaad genexpressie reguleert, hoewel het een heel andere methode gebruikt dan bacteriën.

Chen zei dat de bevindingen gevolgen hebben voor de landbouw, waar boeren steeds meer op zoek zijn naar meer voedsel op minder land. Bijvoorbeeld, wanneer gewassen worden geplant met een hoge dichtheid, ze strijden om licht, vaak groter worden ten koste van de opbrengst.

"Nu we begrijpen hoe licht veranderingen in groei en ontwikkeling veroorzaakt, we kunnen planten zo ontwerpen dat ze blind zijn voor hun buren, zodat we ze dichter kunnen planten zonder een afname van de opbrengst te zien, "Zei Chen. "We kunnen gewassen nemen die in een deel van de wereld goed groeien en ze zo ontwikkelen dat ze op andere breedtegraden en klimaten groeien."