Een nieuw Australisch onderzoek naar peptidehormonen die cruciaal zijn voor de ontwikkeling van planten, kan leiden tot brede voordelen voor de landbouw, weefselkweek, en aanverwante industrieën, en zelfs de kennis van peptiden bij mensen te verbeteren.

De studie, met onderzoekers van de Universiteit van Queensland en de Universiteit van Sydney, gesynthetiseerd en onderzocht de functie van CLE-peptiden, een relatief nieuwe klasse van de peptidehormoonfamilie in planten.

Dr. Brett Ferguson van het Centrum voor Integratief Peulvruchtonderzoek, in de School of Agriculture and Food Sciences aan UQ, zei dat het onderzoek opwindend was omdat CLE-peptiden een essentiële rol speelden bij het reguleren van plantengroei en -ontwikkeling, verhoging van de productiviteit en aanpassing aan omgevingsfactoren.

"De CLE-peptiden kunnen mogelijk worden gebruikt om plantengroei te manipuleren, " hij zei.

"Zelfs een kleine toename van de opbrengst kan enorm belangrijk zijn voor de landbouw - het verhogen van de voedselproductie en voedselzekerheid, en tegelijkertijd de duurzaamheid van de landbouw te verbeteren.

"Andere studies hebben aangetoond dat een variant van één CLE-peptide kan resulteren in grotere tomatenfruit."

"De bevindingen openen nieuwe onderzoeksgebieden om de specificiteit van functie / structuur in het CLE-peptide-signaleringssysteem in planten te bestuderen.

"Dit is een snelgroeiend onderzoeksgebied vanwege het belang voor de landbouw, voedsel, en andere industrieën die betrekking hebben op plantengroei en -ontwikkeling."

Dr. Ferguson zei, evenals de relevantie voor de ontwikkeling van planten, de bevindingen waren relevant voor signalering van dierlijke peptiden.

"CLE-peptiden zijn specifiek voor planten, maar peptiden en geassocieerde receptoren worden ook gevonden bij dieren/mensen. Het begrijpen van mechanismen in planten kan ons begrip van vergelijkbare mechanismen bij mensen ten goede komen, " hij zei.

Dr. Ferguson zei dat CLE-peptiden erg moeilijk te detecteren en uit planten te halen waren vanwege hun kleine formaat en extreem lage concentratie. Als resultaat, de peptiden moeten chemisch worden gesynthetiseerd om hun functie in biologische tests te testen.

"Dit is geavanceerde chemie met biologische relevantie, " hij zei.

"Het maken van het doelmolecuul en het testen van de biologische functie ervan is niet altijd gedaan, vooral wanneer het molecuul, zoals het CLE-peptide, ingewikkeld is.

"De weinige CLE-peptiden die zijn gedetecteerd, zijn allemaal gemodificeerd met drie aan elkaar gekoppelde arabinosesuikermoleculen, " hij zei.

"Echter, deze 'triarabinose-bouwsteen' is uiterst moeilijk te synthetiseren. In onze studie, deze belangrijke bouwsteen werd gesynthetiseerd met behulp van geavanceerde chemische synthesemethoden.

"De bouwsteen die is geproduceerd door het Payne Laboratory (School of Chemistry, de Universiteit van Sydney) is nu direct beschikbaar om toegang te krijgen tot synthetische CLE-peptidehormonen om hun activiteit in planten te testen met behulp van voedingsstudies."

Dr. Ferguson zei dat de studie de bouwsteen gebruikte om CLE40 chemisch te synthetiseren, dat is een CLE-peptide dat de wortelontwikkeling moduleert (door de stamcelpopulatie van de wortel te regelen).

"Dit is duidelijk een zeer belangrijk peptidehormoon voor plantengroei, " hij zei.

"We hebben ook een nieuwe test ontwikkeld om het CLE40-peptide te voeden en de wortelgroei te volgen.

"Met behulp van deze test, we hebben aangetoond dat de bouwsteen belangrijk is voor de CLE40-activiteit.

Het wijzigen van de wortelarchitectuur via belangrijke ontwikkelingsfactoren wordt gezien als een cruciale stap in het verbeteren van de landbouwduurzaamheid en voedselzekerheid.

"De bouwsteen kan nu worden gebruikt om andere CLE-peptiden te synthetiseren, die vervolgens kunnen worden gebruikt in voedingsonderzoeken om hun activiteit vast te stellen."

Hij zei dat CLE-peptiden waarvan is vastgesteld dat ze aspecten van groei of opbrengst wijzigen, een enorm potentieel hebben in de landbouw (potentieel om de voedselproductie te verhogen), weefselkweek (potentieel om de ontwikkeling van scheuten of wortels te stimuleren), sierteelt (potentieel om de bloei te verbeteren), en andere industrieën die afhankelijk waren van plantengroei. Dit kan worden bereikt door voeding, of door middel van gerichte veredeling of genome editing technieken.

De studie, "Arabinosylering moduleert de groeiregulerende activiteit van het peptidehormoon CLE40a uit soja", is gepubliceerd in Cel Chemische Biologie .