Wetenschap - 1 januari 1970

Wortelknolvorming ontrafeld

De heilige graal van agronomen is het inbouwen van stikstofbinding in gewassen. Met de ontdekking van twee transcriptiefactoren voor wortelknolvorming bij vlinderbloemigen komt dit volgens ir Patrick Smit van de leerstoelgroep Moleculaire biologie een flink stuk dichterbij. 'We kennen nu alle spelers die de start van de symbiose tussen bacteriën en vlinderbloemigen mogelijk maken.’

Toevallig is het niet. In weekblad Science van vrijdag 17 juni staan twee artikelen die ieder melding maken van een nieuwe transcriptiefactor (keurig NSP1 en NSP2 genoemd) die essentieel blijkt voor de vorming van wortelknolletjes in de luzernesoort Medicago truncatula. 'We zijn vier jaar geleden bij een mutant van deze plant, die geen wortelknolletjes meer kon vormen, op zoek gegaan naar de achterliggende oorzaak', licht aio Smit toe. 'In 2004 kwamen we in contact met een andere groep die hetzelfde proces bestudeerden. Gelukkig bleek dat we ieder een ander eiwit op het spoor waren, waardoor we de vondst nu gelijktijdig kunnen melden.'
De Wageningse moleculaire biologen werken al jaren aan de moleculaire achtergrond van een van de meest intrigerende vragen in de biologie: hoe komt het dat alleen vlinderbloemige planten symbiose aangaan met stikstofbindende Rhizobiumbacteriën? Een vraag met een groot maatschappelijk belang, want vlinderbloemige planten kunnen ook zonder kunstmest groeien op arme gronden. De met de plant samenwerkende bacteriën huizen in speciale knolletjes in de wortels, binden stikstof uit de lucht, om dit vervolgens in goed opneembare vorm door te geven aan de plant. Soja, erwten en luzerne hebben daarmee een flink streepje voor, en het ontwikkelen van rijst, maïs of een andere voedingsgewas dat over dezelfde eigenschappen beschikt is dan ook de droom van menig agronoom.
Tot nu toe richtte de aandacht van de moleculair biologen zich vooral op receptoren en andere proteïnekinasen die betrokken zijn bij het waarnemen van zogeheten Nod-factoren. Dat zijn moleculen die door de bacterie worden uitgescheiden en die - als het 'klikt' - leiden tot de opname van de bacterie in een wortelknol. Nu komen daar dus twee transcriptiefactoren bij. Dit zijn eiwitten die worden aangemaakt in wortelcellen en er in de kern voor zorgen dat de juiste genen worden afgelezen die de symbiose tussen plant en bacteriën mogelijk maken.
Smit: 'Het blijft speculatief, maar nu we alle moleculaire spelers en signalen kennen die het begin van wortelknolvorming mogelijk maken, zou je als eerste stap bij populieren - die nauw verwant zijn aan vlinderbloemigen - kunnen proberen wortelknolvorming te induceren. Hoopvol is dat wortelknolvorming in moleculair opzicht voortborduurt op het systeem dat symbiose tussen planten en mycorrhizaschimmels mogelijk maakt. En dat is een symbiose die zo'n negentig procent van alle plantensoorten kunnen aangaan. We kunnen aansluiten op een goedwerkend systeem dat aanwezig is in veel planten en beginnen dus niet bij nul.' / GvM

Re:ageer