Bij planten wordt de beslissing om wortels of scheuten te ontwikkelen grotendeels bepaald door een kleine groep transcriptiefactoren, de zogenaamde EAR-familie (Ethylene-responsive element bindingsfactoren). EAR's zijn plantspecifieke transcriptiefactoren die een cruciale rol spelen bij het reguleren van verschillende ontwikkelingsprocessen, waaronder de wortel- en scheutontwikkeling.

EAR's functioneren door zich te binden aan specifieke DNA-sequenties die ethyleen-responsieve elementen (ERE) worden genoemd in de promoters van doelgenen en moduleren hun expressie. Deze doelgenen zijn betrokken bij verschillende aspecten van de wortel- en scheutontwikkeling, zoals celdeling, differentiatie en hormoonsignalering.

Twee belangrijke leden van de EAR-familie zijn EAR1 en EAR2, die tegengestelde effecten hebben op de ontwikkeling van wortels en scheuten. EAR1 bevordert de wortelontwikkeling, terwijl EAR2 de scheutontwikkeling bevordert. De precieze mechanismen waarmee EAR’s deze ontwikkelingsprocessen reguleren zijn complex en worden nog steeds bestudeerd, maar hier is een algemeen overzicht:

1. EAR1:rootpromotie

EAR1 komt voornamelijk tot expressie in de wortels, waar het zich bindt aan ERE's in de promoters van genen die betrokken zijn bij de wortelontwikkeling. Het activeert de expressie van deze genen, wat leidt tot verhoogde celdeling en wortelgroei. EAR1 reguleert ook de expressie van genen die betrokken zijn bij hormoonsignalering, met name auxine en cytokinine, die een cruciale rol spelen bij de wortelontwikkeling.

2. EAR2:schietpromotie

EAR2 komt daarentegen sterk tot uiting in scheuten. Het bindt zich aan ERE's in de promoters van genen die betrokken zijn bij de ontwikkeling van scheuten. EAR2 reguleert op positieve wijze de expressie van genen die betrokken zijn bij celdeling, differentiatie en bladontwikkeling, waardoor de groei en uitbreiding van scheuten wordt bevorderd. EAR2 beïnvloedt ook de expressie van genen die betrokken zijn bij apicale dominantie, waardoor een goede scheutvertakking en architectuur wordt gegarandeerd.

3. Evenwichtsoefening en omgevingssignalen

De verhouding tussen de expressieniveaus van EAR1 en EAR2 is cruciaal bij het bepalen van de balans tussen wortel- en scheutontwikkeling. In de vroege stadia van zaailingen is de expressie van EAR1 hoger, wat de wortelgroei bevordert. Naarmate de plant ouder wordt, neemt de expressie van EAR2 toe, wat leidt tot de ontwikkeling van scheuten en bladeren.

Omgevingssignalen spelen ook een rol bij het reguleren van EAR-activiteit. Factoren als licht, zwaartekracht en beschikbaarheid van voedingsstoffen kunnen de expressie van EAR1 en EAR2 beïnvloeden, waardoor de ontwikkeling van wortels en scheuten wordt verfijnd als reactie op veranderende omstandigheden.

Samenvattend fungeert de EAR-familie van transcriptiefactoren als een centraal regelgevend knooppunt voor de wortel- en scheutontwikkeling in planten. EAR1 bevordert de wortelgroei, terwijl EAR2 de groei van scheuten bevordert, en het evenwicht tussen deze tegengestelde factoren zorgt voor een goede plantarchitectuur en aanpassing aan diverse omgevingen.