Wetenschap
Onderzoeksteam ontdekt mechanisme voor de ontwikkeling van aartjes in gerst
De bloeiwijzearchitectuur van gewasplanten zoals gerst wordt voornamelijk gereguleerd door meristeemactiviteit en lot, die een cruciale rol spelen bij het bepalen van het aantal bloemstructuren voor de graanproductie.
Aartjes zijn de fundamentele voortplantingseenheid van grasbloeiwijzen. De identiteit en vastberadenheid van veel grasmeristemen worden gedeeltelijk bepaald door een groep genen die specifiek tot expressie komen op de orgaangrenzen, en die lokale signaalcentra kunnen vormen die het lot en de activiteit van aangrenzende meristemen reguleren.
Deze genen zijn van cruciaal belang voor het opzetten en onderhouden van organen. Eiwitten reguleren diverse celidentiteiten, de initiatie van okselmeristeem en de juiste ontwikkeling van aangrenzende organen en weefsels.
In deze studie karakteriseerde het onderzoeksteam een ontwikkelingsmutant van gerstaartjes, extra floret-a (flo.a). flo.a produceerde extra aartjes en gefuseerde kafjes als gevolg van de gebrekkige vaststelling van orgaangrenzen, die meristemen scheiden van zich ontwikkelende organen, zoals bloeiwijze-meristeem en zich ontwikkelende aartje-primordia.
Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Current Biology .
Het gen HvALOG1 speelt een cruciale rol bij het in stand houden van de bloeiwijzearchitectuur van gerst. Aan de ene kant wordt het grensgelokaliseerde eiwit geassocieerd met signalen die zorgen voor een goede ontwikkeling van het aartjesmeristeem (dat wil zeggen autonoom niet-cellen); aan de andere kant controleert het (autonoom) de grensvorming tussen bloemorganen.
"We laten zien dat mutaties in HvALOG1 leiden tot de productie van extra aartjes en verband houden met de fusie van bloemorganen die voortkomen uit onjuiste grensvorming", zegt Guojing Jiang, eerste auteur van het onderzoek.
"Onze studie biedt nieuwe inzichten in de functie van ALOG-familieleden bij het reguleren van de meristeemactiviteit en de ontwikkeling van de bloeiwijze in gerst", zegt prof. dr. Thorsten Schnurbusch. "Deze bevindingen kunnen bijdragen aan ons begrip van de moleculaire mechanismen die ten grondslag liggen aan de ontwikkeling van bloeiwijzen en kunnen implicaties hebben voor de verbetering van gewassen."
De identificatie van het tarwegen ALOG-1 en zijn functie tijdens de ontwikkeling van aartjes is beschreven in het medegepubliceerde artikel van Gauley, waaruit blijkt dat tarwe ALOG-1 niet tot expressie komt in het aartjesmeristeem, maar extra aartjes produceert in de mutant, die komt overeen met het effect dat in gerst wordt aangetroffen.
"Onze gezamenlijke resultaten onthullen een belangrijk en geconserveerd mechanisme van ALOG1 bij het specificeren van de bepaling van het meristeem van aartjes en het behouden van de karakteristieke bloeiwijze van het aartype van granen in Triticeae-grassen", zegt Schnurbusch.