Wetenschap - 11 maart 2010

Signaaleiwit voor stamcellen in planten ontdekt

De Wageningse biochemicus Dolf Weijers heeft met Duitse collega’s ontdekt hoe stamcellen in het plantenembryo worden aangelegd. De cellen communiceren met elkaar via het transport van een eiwit. Dat meldt Weijers deze week in Nature.

In tegenstelling tot dieren maken planten gedurende hun hele leven nieuwe organen - bladeren, wortels en bloemen. Hiervoor zorgen de meristemen, groeipunten waarin de stamcellen aanwezig zijn. Meristemen worden aangelegd in het jonge plantenembryo.
Weijers onderzocht de aanleg van het wortelmeristeem in het embryo van de modelplant Arabidopsis thaliana. Dat begint met het programmeren van één cel als ‘hypofyse’, die de stamcellen in de wortel reguleert. Bekend was al dat de aanleg van de hypofyse wordt gestuurd door de genschakelaar Monopteros. Tot op heden was niet bekend hoe deze schakelaar vanuit naburige cellen de hypofyse-aanleg kan regelen.

Hypofyse
Weijers isoleerde in het jonge embryo van Arabidopsis de genen die door Monopteros worden aangeschakeld, de zogenaamde Target Of Monopteros (TMO) genen. Zo vond hij het gen TMO7, dat codeert voor een klein eiwit dat naar de toekomstige hypofyse wordt getransporteerd. Het signaal dat door de omliggende cellen wordt uitgezonden om de hypofyse vast te leggen, is dus een eiwit. Eerder had zijn onderzoeksgroep al laten zien dat het plantenhormoon auxine, dat de schakelaar Monopteros activeert, ook naar de toekomstige hypofyse wordt getransporteerd. Er worden dus tenminste twee signalen naar de naburige cel gestuurd om deze als hypofyse te definiëren.
‘De meristemen zijn de sleutel tot de plantengroei’, zegt Weijers. ‘Als je die sleutel begrijpt, dan opent dat mogelijkheden tot onderzoek om planten beter te laten groeien. Hoe weten plantencellen in het jonge embryo wat ze moeten worden? We weten nu: de buurcellen vertellen het hen door het sturen van een genschakelaar. We hebben nu direct bewijs van de communicatie tijdens de embryogenese, de vorming van het embryo na de bevruchting.’ Deze communicatie zorgt ervoor dat de meristemen op de juiste plek zitten, zodat de stamcellen op deze plek wortels kunnen aanmaken.

VIDI-beurs
De Nature publicatie is het resultaat van onderzoek dat Weijers startte aan de universiteit van het Duitse Tübingen en dat hij grotendeels in Wageningen  uitvoerde. Eerste auteur is zijn Duitse promovenda Alexandra Schlereth, tweede auteur de Wageningse promovenda Barbara Möller. Weijers ontving voor dit onderzoek in 2006 een VIDI-beurs van NWO en is sinds kort lid van de Jonge Akademie van de KNAW.

Re:ageer