Synergie tussen warmte en droogte
In kweekexperimenten in grond werden de wortels van de modelplant Arabidopsis thaliana, beter bekend als zandraket, blootgesteld aan een temperatuur van 28°C in plaats van 20 °C. Ook kregen de planten iets minder water, waardoor er milde droogtestress ontstond. Deze combinatie leverde een significante toename in wortellengte op, wat laat zien dat bodemtemperatuur en bodemvochtigheid elkaar versterken bij het stimuleren van wortelgroei.
Wortels van planten worden langer wanneer de bodem niet alleen iets warmer, maar ook iets droger is
Thermomorfogenese, zoals de groeireactie op warmte wordt genoemd, is al uitgebreid bestudeerd bij stengels en bladeren. Over de reactie van de wortels van de plant op bodemtemperatuur en -vochtigheid was tot nu toe veel minder bekend. Dit onderzoek laat zien dat wortels een zelfstandig netwerk van signalen gebruiken om hun groei effectief af te stemmen op de omstandigheden in de bodem.
Voordeel van langere wortels
Langere wortels helpen planten om beter water en voedingsstoffen op te nemen, vooral onder stressvolle omstandigheden zoals warmte en droogte. Door dieper de bodem in te groeien, kunnen de planten bij vochtiger grondlagen komen, waardoor ze beter kunnen overleven wanneer het aan de oppervlakte droger is.
De onderzoekers ontdekten dat drie belangrijke eiwitten die dit gecombineerde effect regelen:
2 en SnRK2.3
Deze eiwitten (kinases) zijn vereist voor de versterkte groeireactie bij warmte én droogtestress. Zonder deze eiwitten treedt het extra groeieffect niet op.
COP1
Dit eiwit onderdrukt de versterkte wortelgroei als er geen droogtestress is.
HY5 in trichoblasten
De transcriptiefactor HY5 bepaalt welke genen in de wortelharen (trichoblasten) aan- of uitgezet worden. SnRK2.2/2.3 bevorderen de stabiliteit van HY5, terwijl COP1 de HY5-stabiliteit juist verlaagt. Hoe stabieler HY5, hoe sterker de worteluitrekking.
Synergie tussen warmte (28 °C) en milde droogtestress stimuleert wortelgroei in Arabidopsis via de kinases SnRK2.2/2.3, de E3-ligase COP1 en de transcriptiefactor HY5.
Waardevolle kennis voor veredelaars
Klimaatverandering zorgt voor grotere verschillen in bodemtemperatuur en onregelmatige hoeveelheden neerslag. Daardoor worden de groeiomstandigheden voor gewassen onvoorspelbaarder. Dit onderzoek toont aan welke moleculen wortelgroei sturen bij warmte én milde droogte. Veredelaars kunnen deze kennis gebruiken om gewassen met sterkere, veerkrachtige wortels te ontwikkelen. Daarnaast kunnen landbouwers hun teeltsystemen beter afstemmen op wisselende bodemtemperaturen en -vochtigheid. Dat zal, zo verwachten de onderzoekers, bijdragen aan stabielere oogsten en efficiënter watergebruik.
Het onderzoek aan klimaat-bestendige planten wordt voortgezet bij WUR, onder meer in het groeifonds programma CropXR.
Bron: BPNieuws
