Plant doet groeispurt als concurrentie nadert

Uit de kleur van invallend licht kunnen planten opmaken of ze snel moeten gaan groeien om hun concurrentie de baas te blijven. Dat doen ze al als de competitie nog ver weg is. Maar ze zetten er zelfs nog een tandje bij als het onraad dichter in de buurt is. Biologen van de Universiteit Utrecht ontdekten dat blauw licht daarbij essentieel is. Hoe dat precies werkt, publiceren zij op 23 november in Current Biology.

Al voor dat een plant wordt beschaduwd door een buurplant, weet hij dat er concurrenten in de buurt zijn. Planten hebben namelijk lichtsensoren die gevoelig zijn voor de verhouding tussen rood en verrood licht, de fytochromen. Als er relatief minder rood licht is, omdat planten in de omgeving dat opnemen, en meer verrood licht, een voor de mens onzichtbare kleur die de buurplanten reflecteren, maken planten zich paraat. Hun stengels worden langer en dunner en hun bladeren richten zich omhoog. Zo spelen ze in op de toekomst en proberen ze een betere positie in de vegetatie te bemachtigen.

Acuut probleem

Opvallend is dat planten nog harder gaan groeien als de concurrent oprukt en het probleem acuut wordt. Tot nu toe was dat onbekend. “Er moet een tweede lichtsignaal bij betrokken zijn,” veronderstelde hoogleraar Plantenfotobiologie Ronald Pierik, die het onderzoek leidde. Hij onderzocht daarom de werking van de receptor die gevoelig is voor blauw licht, het cryptochroom. Net als fytochroom stimuleert deze receptor de aanmaak van eiwitten die betrokken zijn bij de plantengroei.

Finetuning

Opmerkelijk genoeg blijkt er een cruciale rol te zijn voor een eiwit dat de groei juist remt, ontdekten de Utrechtse onderzoekers. Onder invloed van een lage verhouding rood/verrood licht is er veel van dit eiwit aanwezig, naast allerlei eiwitten die de plantengroei versterken. “Blijkbaar is dit eiwit nodig voor de finetuning,” zegt Pierik. “Het is een soort draaiknop om de groei precies af te stemmen op wat nodig is.”

Efficiënte groei

Als ook de hoeveelheid blauw licht afneemt, zagen de onderzoekers dat er veel minder van dit eiwit aanwezig is in de plant. De groei neemt dan fors toe. Deze situatie met weinig blauw licht en een lage rood/verroodverhouding lijkt het meeste op de lichtintensiteit die planten in een dichtbegroeid gebied ervaren. Pierik: “Nu we deze mechanismen hebben opgehelderd kan ook gerichter worden gewerkt aan het sturen van dit soort reacties in gewassen met als doel om efficiëntere groei te bereiken.”

Publicatie

Mieke de Wit, Diederik H. Keuskamp, Franca J. Bongers, Patricia Hornitschek, Charlotte M.M. Gommers, Emilie Reinen, Carmen Martínez-Cerón, Christian Fankhauser & Ronald Pierik.

Integration of phytochrome and cryptochrome signals determines plant growth during competition for light

Current Biology, 23 November 2016

http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2016.10.031