Een 30 jaar oud genetisch mysterie is opgelost. Eerder is vastgesteld dat aanraking stressreacties bij planten kan veroorzaken. De moleculaire modellen om dit proces te verklaren zijn tot nu toe echter nogal spartaans. Nu hebben onderzoekers van de Universiteit van Lund in Zweden genetische sleutels gevonden die verklaren hoe planten zo sterk reageren op mechanische stimuli. Het kraken van deze code kan in de toekomst leiden tot hogere opbrengsten en verbeterde stressbestendigheid van gewassen.

Als je je tuinplanten water geeft, reageren ze direct op biochemisch niveau. Wanneer een mesrand een rabarberstengel afsnijdt, worden duizenden genen geactiveerd en komen stresshormonen vrij.

In tegenstelling tot mensen kunnen planten geen pijn voelen, maar reageren ze toch sterk op mechanische prikkels van bijvoorbeeld menselijke aanraking, hongerige dieren, wind en regen. Deze externe factoren zorgen ervoor dat het moleculaire afweersysteem van de plant snel wordt geactiveerd, wat er op zijn beurt weer toe kan bijdragen dat planten resistenter worden en later bloeien.

Hoewel het fenomeen al bekend is sinds Darwin, zijn er nog veel vraagtekens. Een nieuwe studie gepubliceerd in Science Advances heeft de complexe regulerende netwerken onderzocht die invloed hebben op hoe de afweer van de plant wordt versterkt door invloeden van buitenaf.

"We stelden de zandraket bloot aan zacht borstelen, waarna duizenden genen werden geactiveerd en stresshormonen vrijkwamen. Vervolgens gebruikten we genetische screening om de genen te vinden die verantwoordelijk waren voor dit proces", legt Olivier Van Aken, biologieonderzoeker bij Lund uit. Universiteit.

Eerdere studies hebben aangetoond dat het plantenhormoon jasmonzuur een belangrijke mediator is bij aanrakingssignalering. Het is ook bekend dat jasmonzuur slechts een onderdeel is van het complexe netwerk van aanrakingsgevoelige reacties van de plant en dat er verschillende niet-geïdentificeerde routes zijn die nog niet zijn onthuld. Na uitgebreid laboratoriumwerk konden de onderzoekers drie nieuwe eiwitten identificeren die een sleutelrol spelen in de reactie van de planten op aanraking.

"Onze resultaten lossen een wetenschappelijk mysterie op dat 's werelds moleculair biologen al 30 jaar is ontgaan. We hebben een volledig nieuwe signaalroute geïdentificeerd die de reactie van een plant op fysiek contact en aanraking regelt. Nu gaat de zoektocht naar meer paden door", zegt Essam Darwish, biologie-onderzoeker aan de universiteit van Lund.

Welke mogelijke toepassingen zullen de nieuwe resultaten hebben? Olivier Van Aken bestudeert ook een eeuwenoude Japanse landbouwtechnologie waarbij graan tijdens de groeifase wordt vertrapt om overvloedigere oogsten te verkrijgen. De onderzoekers denken dat er veel verborgen kennis is over hoe mechanische prikkels kunnen leiden tot hogere opbrengsten en verbeterde stressbestendigheid in gewassen. Kennis die op de lange termijn de moderne landbouw in de kern kan veranderen.

"Gezien de extreme weersomstandigheden en ziekteverwekkers die klimaatverandering met zich meebrengt, is het van het grootste belang om nieuwe ecologisch verantwoorde manieren te vinden om de productiviteit en weerstand van gewassen te verbeteren", besluit Olivier Van Aken.