Nieuw onderzoek zal nagaan of gespecialiseerde planten “treinsporen” die moleculen in cellen verplaatsen, kunnen helpen de groeiende bevolking te voeden.
Planten zijn de basis van voedselzekerheid en energie over de hele wereld, maar de mensheid staat voor een grote uitdaging als gevolg van klimaatverandering en bevolkingsgroei. Om deze uitdagingen het hoofd te bieden, moet er tegen 2050 60% meer voedsel worden geproduceerd – in een periode waarin zowel koude als warme temperatuur pieken steeds vaker voorkomen. Om dit probleem op te lossen, zijn nieuwe inzichten nodig om de groei van planten en de veerkracht tegen stress te benutten.
Een wetenschapper aan de Universiteit van Warwick heeft geld gekregen om actine te onderzoeken – een natuurlijke molecule in plantencellen. Actine-netwerken dienen als “treinsporen” binnen plantencellen, verantwoordelijk voor het verplaatsen van andere componenten. Het is bekend dat sneller bewegend actine leidt tot grotere planten met meer biomassa.
Wetenschappers kennen echter niet het exacte mechanisme van hoe dit gebeurt en de interacties die tot deze beweging binnen cellen leiden.
Research Fellow Joe McKenna, van de School of Life Sciences van de University of Warwick, probeert deze vraag te beantwoorden in zijn drie jaar durende studie. Hij zei: “Op cellulair niveau vertonen planten enkele van de snelste bewegingen die in de biologie bekend zijn. Organellen vertonen snelle en gecoördineerde bewegingen binnen plantencellen. Deze bewegingen zijn van cruciaal belang voor normale groei en ontwikkeling, maar ook voor reacties op omgevingsomstandigheden – van vorm veranderen en bewegen tijdens warme of koude temperaturen.
“Hoewel we niet het exacte mechanisme kennen van hoe deze bewegingen plaatsvinden, weten we dat ze worden aangedreven door het actine ‘cytoskelet’ – een skeletachtig netwerk dat de cel ondersteunt – en myosine motoreiwitten (die zich gedragen als treinen die langs de actinesporen reizen). ). Wanneer het actine-cytokskelet wordt verstoord, stopt de beweging in de cel.
“Ik wil ontdekken hoe het endoplasmatisch reticulum (ER) en de kern interageren met het actine-cytoskelet. De ER is verantwoordelijk voor het maken van het grootste deel van de plantaardige biomassa die we eten en het is bekend dat het snel verandert tijdens normale ontwikkeling en omgevingsstress. De kern is zeer mobiel en de interactie met het actine-cytoskelet bevordert de plantengroei via DNA-replicatie.
Als we kunnen begrijpen hoe actine interageert met deze organellen en de betrokken eiwitten, kunnen we deze systemen ontwikkelen om de plantengroei te verbeteren en planten te ontwikkelen die veel groter zijn en bestand tegen temperatuur stress. Het is bekend dat het veranderen van de snelheid van de organel dynamiek een direct effect heeft op de plantengroei. Sneller bewegen resulteert in grotere planten.”
Dr. McKenna, die de Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BBRSC) Discovery Fellowship ontving om £ 535.000 voor zijn studie te financieren, zal gespecialiseerde beeldvorming gebruiken met fluorescerende markers en een techniek om specifieke eiwitten te labelen die bekend staat als proximity labeling. Zijn onderzoek stelt een duurzame manier voor om de landbouw te verbeteren.
Vertaling persbericht : Andre Teirlinck