Science - January 1, 1970

Mysterieus plantenhormoon in trek

Tot een doorbraak is het niet gekomen, al hebben brassinosteroïden op papier nog steeds ongekende mogelijkheden. Toch blijven de Wageninger prof. Aede de Groot en zijn collega, prof. Vladimir Khripach uit Wit-Rusland, optimistisch. Biotechbedrijven pakken het onderzoek naar de mysterieuze plantenhormonen weer op en hebben de hulp van de 'grand old men' van het brassinosteroïdenonderzoek ingeroepen.

In de jaren zeventig ontdekten Amerikaanse biologen een nieuwe groep verbindingen in koolplanten - Brassicae - en noemden die 'brassinosteroïden'. Hun functie was onduidelijk, en toen Wageningse en Wit-Russische onderzoekers in de jaren negentig gezamenlijk de nieuwe componenten gingen bestuderen, was er niet veel veranderd.
Eén van die onderzoekers is Vladimir Khripach. In het dagelijks leven is Khripach onderzoeksleider bij het Institute for Bioorganic Chemistry van Belarus, maar op dit moment is hij in Wageningen. In een Wagenings laboratorium synthetiseert hij, samen met zijn vriend en collega prof. Aede de Groot, emeritus-hoogleraar van de leerstoelgroep Organische Chemie, een aantal speciale brassinosteroïden. Een biotechbedrijf heeft ze nodig voor onderzoek.
‘Brassinosteroïden zijn complexe stoffen’, zegt De Groot. ‘Het zou een lab al snel een half jaar kosten om ze te maken. Als bedrijven zulke stoffen willen hebben zoeken ze meestal contact met een groep die de stoffen al eens eerder heeft gemaakt. Daar zitten onderzoekers die weten hoe ze het moeten aanpakken. Dat spaart tijd.' Daar komt bij dat De Groot en Khripach gelden als experts. In 1999 verscheen hun boek over de plantenhormonen, dat nog steeds geldt als 'het' boek over het onderwerp.

Hormonen
Het biotechbedrijf waarvoor De Groot en Khripach werken heeft een aantal receptoren voor brassinosteroïden ontdekt - eiwitten in de cellen van planten, waar de steroïden aan moeten koppelen om effect te hebben. Die ontdekking alleen al heeft de discussie over de plantenstoffen een nieuwe impuls gegeven. Want die ontdekking lijkt te bewijzen dat brassinosteroïden inderdaad plantenhormonen zijn.
‘Brassinosteroïden komen in alle planten voor in concentraties van miljoenste procenten', zegt Khripach. 'Sommige onderzoekers hebben geopperd dat het plantenhormonen zijn, maar nog steeds zijn andere onderzoekers het daarmee niet eens. Het probleem is dat het nooit is gelukt om te achterhalen wat deze stoffen precies doen.'
De chemische structuur van de brassinosteroïden lijkt op die van de ecdysteroïden, een groep insectenhormonen die de verpopping induceren en in sommige soorten een anabool effect hebben. Sommige planten maken ecdysteroïden aan als natuurlijk biologisch wapen tegen vraatzuchtige geleedpotigen. Kennelijk verstoren ze het hormonale evenwicht in dieren die van de plant eten.
Afgaande op hun chemische structuur moeten de verwante brassinosteroïden een andere functie hebben. Op een cruciale plaats in het molecuul verschillen de brassinosteroïden van ecdysteroïden. ‘Maar in planten doen brassinosteroïden van alles’, zegt Khripach. ‘In cellen stimuleren ze de aanmaak van eiwitten en vetzuren, ze verhogen het vermogen van de plant om energie uit zonlicht vast te leggen en op het niveau van de hele plant bevorderen ze de groei en de weerstand.’

Choke
Van bijna elk effect dat onderzoekers toeschreven aan brassinosteroïden was echter al een plantenhormoon gevonden dat die effecten ook bewerkstelligde, zegt De Groot. ‘Het bijzondere van brassinosteroïden is dat ze al die effecten in hun eentje veroorzaken.’ Japanse onderzoekers hebben ooit geopperd dat brassinosteroïden in plantencellen dezelfde functie hebben als de choke in een auto: ze versterken een breed scala aan hormonale processen. In studies, die onder meer zijn uitgevoerd in het instituut van Khripach, is gebleken welke mogelijkheden de universele plantenhormonen hebben voor de landbouw.
In proeven waarbij onderzoekers een hectare boekweit bespoten met vijftien milligram synthetisch hormoon - kosten: nog geen euro - blijkt bijvoorbeeld dat brassinosteroïden het gewas beter beschermden tegen schimmels en insecten dan gangbare bestrijdingsmiddelen. De plantenanabolen activeren de afweer van de plant, en verbeteren de kwaliteit van het eindproduct. Tegelijkertijd neemt de efficiency waarmee de plant voedingsstoffen opneemt toe, zodat het gewas met minder stikstof toe kan. Bijkomend voordeel is dat brassinosteroïden ervoor zorgen dat planten minder radioactief materiaal uit de bodem absorberen. ‘Dat schijnt in voormalige communistische landen niet onbelangrijk te zijn’, zegt De Groot.

Pioniers
Tegen onkruid helpen brassinosteroïden niet. Boeren moeten zelfs oppassen dat ze ongewenste planten geen oppepper geven door het plantenhormoon. ‘Het is een kwestie van timing’, zegt Khripach. ‘Planten hebben een venster waarin ze gevoelig zijn voor brassinosteroïden. Wie deze hormonen gebruikt moet ervoor zorgen dat het venster van het gewas open is, en dat van andere planten op de akker niet.’
Brassinosteroïden zijn niet giftig. Toxische effecten voor insecten en proefdieren, die de producten van planten eten die met het hormoon zijn behandeld, zijn nooit gevonden.
Ondanks al die eigenschappen zijn brassinosteroïden nooit echt doorgebroken. Khripachs instituut was de eerste producent van synthetische brassinosteroïden, en brengt al jaren het plantenhormoon 24-epibrassinolide onder de naam Epin op de markt. ‘Wij waren pioniers’, zegt Khripach. ‘En we waren lang de enige pioniers. Maar er zijn de laatste jaren meer partijen geïnteresseerd geraakt in brassinosteroïden. Er zijn inmiddels producenten in India, China en Japan. Volgens websites zouden boeren in China al grote arealen met brassinosteroïden bespuiten.’
De doorbraak van de brassinosteroïden zit er dus aan te komen. Maar het heeft lang geduurd, vindt Khripach. ‘Vijftien jaar geleden, toen ik met dit onderzoek begon, had ik geen idee hoeveel moeite het kost als je iets in de praktijk wilt brengen dat zo perfect werkt als brassinosteroïden, maar ook zo volkomen nieuw is.'

Willem Koert

Re:act