Het vermogen van planten om bloemen en fruit te produceren is een cruciale factor voor hun voortplantingssucces en landbouwopbrengst. Nu heeft een team van onderzoekers onder leiding van het John Innes Center ontdekt dat een plantengennetwerk deze vitale groeifase reguleert.

De studie, gepubliceerd in het tijdschrift Nature Plants, identificeerde een knooppunt van drie centrale genen die fungeren als een hoofdschakelaar om de timing en het aantal geproduceerde bloemen te controleren. Inzicht in dit proces zou kunnen leiden tot het verhogen van de opbrengst van belangrijke basisgewassen zoals tarwe en rijst.

Planten worden geconfronteerd met een constante uitdaging om de groei in evenwicht te brengen met de productie van bloemen en fruit. Ze moeten hun beperkte middelen op het juiste moment verdelen tussen vegetatieve groei en reproductieve structuren zoals bloemen en fruit. Deze afweging is vooral belangrijk voor gewassen, waar de opbrengst afhangt van het vinden van een evenwicht tussen het produceren van voldoende bloemen en graan.

De zoektocht van de onderzoekers naar de genen die dit evenwicht controleren, leidde hen naar de SEPALLATA-clade van genen, waarvan bekend is dat ze de ontwikkeling van bloemstructuren in planten reguleren. Ze ontdekten dat een specifiek eiwit geproduceerd door een van de SEPALLATA-genen, SEP3, fungeert als de spil van een netwerk van genen en signaalroutes die de bloei controleren.

De onderzoekers identificeerden nog twee andere genen, FUL en SOC1, die naast SEP3 als hoofdschakelaars fungeren. Deze genen reguleren de productie en perceptie van het plantenhormoon gibberelline, dat de bloei stimuleert.

Om de rol van SEP3 in het hubnetwerk te bepalen, ontwikkelden de onderzoekers planten met verlaagde of verhoogde niveaus van het SEP3-eiwit. Hun bevindingen toonden aan dat het netwerk opmerkelijk robuust was, met planten die in staat waren relatief normale bloeiniveaus te handhaven onder een breed scala aan SEP3-activiteit. Dit suggereert dat het netwerk is geëvolueerd om een ​​robuuste bloei te garanderen, wat cruciaal is voor de voortplanting van planten en gewasopbrengsten.

Dr. Enrico Magnani, een postdoctoraal onderzoeker bij het John Innes Center en hoofdauteur van het artikel, zei:"Onze studie onthult de ingewikkelde mechanismen waarmee planten de bloeitijd controleren, een eigenschap die van het allergrootste belang is voor de plantfitheid en de gewasproductiviteit. Door de moleculaire mechanismen die dit proces ondersteunen, kunnen we de basis leggen voor het ontwikkelen van nieuwe strategieën om de gewasopbrengst te verbeteren en de voedselzekerheid te garanderen."

Professor Dame Caroline Dean, senior groepsleider bij het John Innes Center en co-auteur van de studie, zei:“Deze ontdekking van de centrale SEP3-hub in de regulatie van de bloei biedt een ongekende mogelijkheid om de groei en ontwikkeling van planten te manipuleren voor gewasverbetering. Het begrijpen van de genetische basis van deze cruciale processen is een belangrijke stap in de richting van de ontwikkeling van nieuwe instrumenten en technologieën voor duurzame landbouw."