Een nieuwe studie onder leiding van onderzoekers van de North Carolina State University werpt licht op hoe jonge boomzaailingen zich ontwikkelen en reageren op hun omgeving. De bevindingen kunnen wetenschappers helpen bij het verbeteren van boomveredelingsprogramma’s en het ontwikkelen van nieuwe strategieën om bossen te beschermen tegen de gevolgen van klimaatverandering.

De studie, gepubliceerd in het tijdschrift Nature Plants, concentreerde zich op een proces dat 'laterale wortelontwikkeling' wordt genoemd, wat essentieel is voor boomzaailingen om zich in de grond te vestigen en water en voedingsstoffen te verkrijgen. De onderzoekers gebruikten een combinatie van genetische analyse, beeldvormingstechnieken en wiskundige modellen om te onderzoeken hoe de laterale wortelontwikkeling op moleculair niveau wordt gereguleerd.

Het team ontdekte dat een gen genaamd MONOPTEROS een belangrijke regulator is van de ontwikkeling van de laterale wortels. MONOPTEROS komt tot uiting in het wortelmeristeem, het gebied waar nieuwe wortels worden gevormd. De onderzoekers ontdekten dat wanneer MONOPTEROS tot overexpressie komt, de laterale wortelontwikkeling wordt verbeterd, terwijl wanneer MONOPTEROS wordt neergehaald, de laterale wortelontwikkeling wordt geremd.

De onderzoekers ontdekten ook dat de expressie van MONOPTEROS wordt gereguleerd door een aantal omgevingsfactoren, waaronder licht, zwaartekracht en beschikbaarheid van voedingsstoffen. Lage lichtniveaus remmen bijvoorbeeld de expressie van MONOPTEROS en de ontwikkeling van de laterale wortels, terwijl hoge lichtniveaus de expressie van MONOPTEROS en de ontwikkeling van de laterale wortels bevorderen.

"Onze bevindingen bieden nieuwe inzichten in de moleculaire mechanismen die de laterale wortelontwikkeling in boomzaailingen controleren", zegt Dr. Wenbo Ma, corresponderend auteur van de studie en universitair hoofddocent bosbiotechnologie en boomverbetering bij NC State. "Deze kennis zou ons kunnen helpen nieuwe strategieën te ontwikkelen om boomveredelingsprogramma's te verbeteren en de veerkracht van bossen tegen klimaatverandering te vergroten."

De onderzoekers zijn van plan MONOPTEROS en zijn rol in de laterale wortelontwikkeling bij boomzaailingen te blijven bestuderen. Ze zijn ook van plan te onderzoeken hoe omgevingsfactoren de expressie van MONOPTEROS en de laterale wortelontwikkeling bij verschillende boomsoorten beïnvloeden.

Het onderzoek werd gefinancierd door de National Science Foundation en de USDA Forest Service.