Wortels van planten in kaart gebracht met kankerscanner
Wetenschappers hebben technologie voor kankeronderzoek gebruikt bij plantenwortels. Dit kan de groei van planten bevorderen tijdens klimaatverandering.
De onderzoekers hebben plantenwortels gescand om te achterhalen hoe planten zogeheten metabolieten – moleculen voor de energieproductie in cellen – door hun wortelsystemen leiden.
We hebben al heel wat kennis over de wortelsystemen van planten, maar we weten nog niet echt hoe moleculen zich verspreiden door die wortels.
Maar daar wilde een groep onderzoekers van de University of California San Diego en Stanford University verandering in brengen.
Met scans die normaal gebruikt worden voor onderzoek naar kanker, hebben ze unieke beelden verkregen van essentiële wortelchemicaliën bij planten, en dat biedt ons inzicht in hoe planten groeien.
Dat schrijven ze in een artikel in het tijdschrift Nature Communications.
Met behulp van een geavanceerde scantechnologie, massaspectrometrie, hebben de onderzoekers in kaart gebracht hoe belangrijke moleculen zich verspreiden naar de stamcellen in de wortels van maïs, en hun invloed op het rijpingsproces van de plant.
Normaliter gebruiken chirurgen massaspectrometrie om tijdens operaties het verschil tussen gezond weefsel en kanker te kunnen zien.
Belangrijk zuurmolecuul gevonden
De onderzoekers pasten de technologie toe op planten om hun wortels te scannen op chemicaliën die betrokken zijn bij de groei en energieproductie.
Ze zoomden in op de wortelpunten van de maïsplant, waar stamcellen een actieve rol spelen in de ontwikkeling. Daarnaast sneden ze de wortels doormidden om ook de binnenkant goed te kunnen zien.
De onderzoekers gebruikten zogeheten massaspectrometrie om te begrijpen hoe chemicaliën zich verspreiden door de wortelsystemen. Deze technologie wordt normaal gebruikt door oncologen.
‘Uit onze scanners komen druppels die verschillende delen van de wortel raken en de chemicaliën ter plekke oplossen,’ vertelt een van de onderzoekers, Richard Zare, in een persbericht.
‘Een massaspectrometer verzamelt de druppels en vertelt ons wat de opgeloste chemicaliën zijn. Door systematisch de doellocatie van de druppels te scannen, konden we een kaart van de wortelchemicaliën maken.’
De beelden hiervan onthullen de overgang tussen stamcellen en volgroeid wortelweefsel. Daaruit blijkt hoe belangrijk de rol van metabolieten is – moleculen voor de energieproductie in de cellen.
De onderzoekers ontdekten dat een cyclus van metabolieten, bestaande uit tricarboxylzuur (waar citroenzuur onder valt), een kernfunctie in de wortelontwikkeling vervult.
De verwachting van de onderzoekers was dat deze metabolieten de moleculen gelijkelijk zouden verdelen, maar er werden juist patronen gevormd.
De planten doen dit met opzet om de moleculen te concentreren in gebieden waardoor ze goed gaan groeien.
Niet alleen maïsplanten laten dit gedrag zien. Hetzelfde geldt namelijk ook voor het geslacht Arabidopsis.
Met dit nieuwe inzicht willen de onderzoekers nieuwe manieren ontwikkelen om de groei van planten te reguleren, zowel chemisch als genetisch, wat nuttig kan zijn in gebieden die kampen met droogte door klimaatverandering.