Op het gebied van de plantenbiologie valt de familie Solanaceae op door zijn gevarieerde aanbod aan economisch belangrijke gewassen, waaronder tomaten, aardappelen, aubergines en paprika's. Deze planten hebben de aandacht van onderzoekers getrokken vanwege hun unieke mechanismen voor het handhaven van cellulaire homeostase, vooral door receptorcompensatie.

Receptorcompensatie verwijst naar het proces waarbij planten de expressie of activiteit van specifieke receptoren aanpassen als reactie op veranderingen in de omgeving of interne signalen. Deze opmerkelijke aanpassing stelt solanaceae-planten in staat hun reacties op verschillende stimuli te verfijnen, waardoor optimale groei en overleving onder uiteenlopende omstandigheden wordt gegarandeerd.

Een goed bestudeerd voorbeeld van receptorcompensatie in solanaceae-planten betreft de brassinosteroïde (BR) -signaleringsroute. BR's zijn plantenhormonen die een cruciale rol spelen bij de groei, ontwikkeling en reactie op omgevingsstress. In solanaceae-planten zijn mutaties geïdentificeerd die de BR-receptor BRI1 (BRI1-EMS) beïnvloeden. Deze mutaties resulteren in een verminderde gevoeligheid voor BR's, wat leidt tot dwerggroei en andere ontwikkelingsstoornissen.

Interessant genoeg vertonen planten die de BRI1-EMS-mutatie dragen een verhoogde expressie van andere BRI1-achtige genen, wat het verlies van de BRI1-functie compenseert. Deze opregulatie van alternatieve BRI1-achtige genen herstelt de BR-gevoeligheid en redt het dwergfenotype, wat het vermogen van de plant aantoont om hormonale homeostase te behouden via receptorcompensatie.

Een ander voorbeeld van receptorcompensatie in solanaceae-planten betreft de ethyleensignaleringsroute. Ethyleen is een gasvormig hormoon dat verschillende aspecten van de plantengroei en -ontwikkeling reguleert, waaronder de rijping en veroudering van fruit. In tomatenplanten verstoren mutaties in de ethyleenreceptor ETR1 (ETR1-1) de ethyleensignalering, wat resulteert in vertraagde fruitrijping en verminderde gevoeligheid voor ethyleen.

Opmerkelijk genoeg vertonen tomatenplanten die de ETR1-1-mutatie dragen een verhoogde expressie van andere ethyleenreceptoren, zoals ETR2 en ERS1. Deze compenserende opregulatie verhoogt de gevoeligheid voor ethyleen en herstelt gedeeltelijk de rijping van fruit, wat het vermogen van de plant benadrukt om de receptorexpressieniveaus aan te passen om het hormonale evenwicht te behouden.

Het fenomeen receptorcompensatie is niet beperkt tot hormoonsignaleringsroutes. Het is ook waargenomen als reactie op andere stimuli, zoals licht, voedingsstoffen en ziekteverwekkers. In tomatenplanten leiden mutaties die de fotoreceptor fytochroom B (phyB) beïnvloeden bijvoorbeeld tot een verminderde lichtgevoeligheid en een gecompromitteerde ontwikkeling van zaailingen. Deze planten vertonen echter een verhoogde expressie van andere fytochroomgenen, waardoor het verlies van de phyB-functie wordt gecompenseerd en de lichtgevoeligheid wordt hersteld.

Het vermogen van solanaceae-planten om receptorcompensatiestrategieën toe te passen onderstreept hun opmerkelijke aanpassingsvermogen en veerkracht. Door de receptorexpressie of -activiteit te verfijnen, kunnen deze planten de cellulaire homeostase handhaven en hun reacties aanpassen aan veranderende omgevingsomstandigheden of interne signalen. Dit aanpassingsvermogen draagt ​​bij aan hun succes als economisch belangrijke gewassen, omdat ze kunnen gedijen in diverse teeltomgevingen en effectief kunnen reageren op verschillende spanningen.

Verder onderzoek naar de mechanismen die ten grondslag liggen aan receptorcompensatie in solanaceae-planten is veelbelovend voor het bevorderen van ons begrip van plantenfysiologie en signaalroutes. Bovendien zou het kunnen leiden tot de ontwikkeling van nieuwe strategieën om de prestaties en veerkracht van gewassen te verbeteren, waardoor de weg wordt vrijgemaakt voor duurzame landbouwpraktijken en een verhoogde voedselproductie.