Begrijpen hoe planten licht verwerken, is de sleutel tot het verbeteren van de gewasopbrengst. Licht helpt planten te weten wanneer ze op het juiste moment moeten groeien en bloeien. Planten vinden licht met behulp van eiwitten die fotoreceptoren worden genoemd. Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) Assistent-professor Ullas Pedmale's team ontdekte hoe eiwitten genaamd UBP12 en UBP13 helpen bij het reguleren van een fotoreceptor genaamd CRY2. Gepubliceerd in Huidige biologie , zou hun ontdekking nieuwe manieren kunnen onthullen om de groei te beheersen - die brede toepassingen zouden kunnen hebben buiten de landbouw.

CRY-fotoreceptoren komen veel voor bij planten en mensen. Ze zijn gekoppeld aan menselijke ziekten, waaronder kanker, diabetes en verschillende hersenaandoeningen. CRY2 helpt de groei bij zowel mensen als planten te beheersen. Terwijl ongecontroleerde groei in planten ze minder levensvatbaar maakt, veroorzaakt ongecontroleerde groei bij mensen kanker. "Als we groei begrijpen", zegt Pedmale, "kunnen we kanker genezen."

Planten hebben de juiste hoeveelheid CRY2 nodig om te weten wanneer ze moeten groeien en bloeien. Pedmale en voormalig postdoctoraal onderzoeker Louise Lindbäck ontdekte dat het manipuleren van UBP12 en UBP13 de hoeveelheid CRY2 in planten kan veranderen. Ze ontdekten dat het verhogen van UBP12 en UBP13 de CRY2-niveaus verlaagt. Hierdoor dachten planten dat er niet genoeg licht was. Als reactie daarop werden ze langer, abnormale stengels om meer te bereiken.

Pedmale zegt:"We hebben hier een manier om groei te begrijpen - en we kunnen groei manipuleren door simpelweg twee eiwitten te manipuleren. We hebben een manier gevonden om de bloemopbrengst daadwerkelijk te verhogen. Je hebt bloei nodig voor voedsel. Als er geen bloem is, is er geen graan, geen rijst, geen tarwe, geen maïs."

Pedmale en Lindbäck wisten niet precies hoe UBP12 en UBP13 CRY2 reguleerden. Toen de onderzoekers nader keken, deden ze een verrassende ontdekking. Bij mensen en andere organismen beschermen versies van UBP12 en UBP13 CRY-fotoreceptoren tegen afbraak. Maar bij planten zag het team het tegenovergestelde. UBP12 en UBP13 hielpen in plaats daarvan CRY2 af te breken.

Lindbäck, die momenteel een onderzoeks- en ontwikkelingsingenieur is bij Nordic Biomarker in Zweden, legt uit:"Uit de literatuur is bekend dat als je een dergelijke interactie vindt, deze je zal beschermen tegen degradatie. Aanvankelijk zagen we het tegenovergestelde, en we dachten, 'Oké, misschien heb ik iets verkeerd gedaan', maar toen ik het een paar keer deed, realiseerden we ons:'Oké, dit is waar.' In plaats van CRY2 te beschermen, zorgt het ervoor dat CRY2 achteruitgaat."

Pedmale hoopt dat hun ontdekking plantenonderzoekers en plantenveredelaars zal helpen de gewasopbrengst te verbeteren. Hij hoopt ook dat zijn werk helpt bij het informeren van kankeronderzoek. "Mijn collega's bij CSHL werken hard om kanker te begrijpen", zegt hij. "Met planten pakken we het vanuit een andere hoek aan."