Sommige plantensoorten overleven op een ingenieuze manier overstromingen. Deze planten voorkomen dat ze stikken door tijdelijk energie vrij te maken zonder dat daar zuurstof voor nodig is. Een internationaal team met onder andere onderzoekers van de Universiteit Utrecht beschrijft op 23 oktober in het tijdschrift Nature hoe een plant weet dat hij onder water staat. De nieuwe inzichten bieden sterke aanknooppunten om landbouwgewassen minder kwetsbaar te maken voor overstromingen.
Naast koolstofdioxide hebben planten zuurstof nodig voor hun energievoorziening. Veel landbouwgewassen sterven daarom al binnen enkele dagen na een overstroming of langdurige regenval. Sommige plantensoorten kunnen zich echter wel tijdelijk aanpassen aan dit zuurstoftekort. Tot nu toe was onbekend hoe deze planten weten dat ze onder water staan.
Energie uit alcoholproductie
De biologen uit Nederland, Italië en Duitsland ontdekten dat één specifiek eiwit in de plantensoort Arabidopsis thaliana direct in beweging komt bij een zuurstoftekort. Bij een dreigende verstikking laat dit eiwit RAP2.12 los van het celmembraan, waarna het de alcoholproductie van de plant in werking zet. Hierdoor kunnen deze plantencellen ondanks het zuurstoftekort energie vrijmaken bij een overstroming. Wanneer het gevaar voor verstikking is geweken, worden de eiwitten direct afgebroken en de alcoholfermentatie gestopt.
Verschillende overlevingskansen
De resultaten geven nieuwe inzichten in de uiteenlopende overlevingskansen van plantensoorten bij een overstroming. “Nu blijkt bijvoorbeeld dat de moeraszuring, die maanden onder water kan overleven, enorm veel eiwitten heeft die zuurstoftekort waarnemen”, aldus prof. Rens Voesenek van de Universiteit Utrecht. “De veldzuring heeft juist relatief weinig van deze eiwitten en heeft hierdoor bij een overstroming al binnen enkele dagen last van verrotting”.
Sterkere gewassen
Het identificeren van dit bijzondere plantenzintuig is een belangrijke stap in het kweken van landbouwgewassen die beter bestand zijn tegen wateroverlast. “De toenemende wateroverlast door klimaatverandering maakt het steeds belangrijker om sterkere gewassen te verbouwen”, aldus Voesenek. “Door een slimme selectie en kruising verwacht ik binnen enkele jaren bijvoorbeeld al aardappels die twee keer zolang overleven in hevige regen.”
Afbeeldingen
Bovenste foto: De Moeraszuring kan maanden overleven in een overstroomd gebied. (Foto: Ole Pedersen)
Onderste foto: De Moeraszuring in een proefopstelling. (Foto: Rens Voesenek)
Publicatie
Oxygen sensing in plants is mediated by an N-end rule pathway for protein destabilisation, Francesco Licause, et al., Nature, 23 oktober 2011
Meer informatie
Robert Kerst, wetenschapsvoorlichter faculteit Bètawetenschappen, (030) 253 1422, r.kerst@uu.nl.
B.g.g. Roy Keeris, persvoorlichter Universiteit Utrecht, (030) 253 2411, r.b.keeris@uu.nl.