2 mei 2019

‘Snufje zout’ voorkomt te lange landbouwplanten

Een klein beetje zout in de bodem remt lengtegroei bij hoge plantdichtheden. Biologen uit Utrecht, Wageningen, Amsterdam en Madrid ontrafelden de moleculaire route die daaraan ten grondslag ligt.

Planten op de akker of in de kas groeien vaak dicht bij elkaar en dus in elkaars schaduw. Om toch zonlicht te vangen, hebben ze de neiging om snel de hoogte in te groeien. Maar de investering in een lange steel maakt de plant zwak en verlaagt de opbrengst van de voor voedselproductie gewenste delen zoals knollen, vruchten en zaden. Het zoeken is naar een manier om planten te weerhouden van extra lengtegroei.

Tegengestelde invloeden

Tot op heden onderzochten plantenbiologen eigenlijk alleen de invloed van afzonderlijke abiotische factoren op de groei van planten. Hoogleraar Plant Photobiology aan de Universiteit Utrecht (UU) Ronald Pierik: “Het verschil tussen zon en schaduw zit hem voor planten in de verhouding tussen twee soorten licht, de kleuren rood en ver-rood. Hoe meer ver-rood licht er relatief op de plant valt, hoe harder die gaat groeien om te proberen in de zon te komen.” De invloed van zout is juist tegengesteld: planten groeien slecht op een zoute bodem. “Zout maakt het moeilijk voor planten om water uit de bodem op te nemen en daarnaast is natrium, dat in zout zit, bovendien zelfs giftig”, vertelt Pierik.  

Wapen tegen stress

Om nu eens te kunnen vaststellen hoe de combinatie van licht én zout de groei beïnvloedt, zochten de UU-biologen samenwerking met collega’s van andere universiteiten. Pierik: “We ontdekten dat een plant bij een snufje zout in de bodem niet meer uit de schaduw kan groeien, maar er ook niet aan doodgaat. Wellicht is het voor planten belangrijk om groei juist af te remmen in plaats van aan te jagen als ze zich moeten wapenen tegen stress.” Eerste auteur Scott Hayes, die inmiddels in Madrid werkt, stelde vast hoe dat op genetisch en moleculair niveau gebeurt: “In situaties zonder zoutstress helpt het plantenhormoon brassinosteroide bij de groei uit de schaduw. Maar zoutstress activeert een ander hormoon, abscisinezuur, en dat vermindert vervolgens de reactie op het eerstgenoemde hormoon. Daardoor reageert de plant niet goed meer op schaduw.”

Arabidopsis zaailing met een druppel van de hormoon bevattende vloeistof.
Een zoute bodem vermindert de groeireactie op schaduw: Arabidopsis in de controlesituatie (linksboven), in de schaduw (rechtsboven), op zoute bodem (linksonder) en onder gecombineerde schaduw- en zoutcondities (rechtsonder).

Gewassen verbeteren

De bevindingen kunnen van invloed zijn op zowel de landbouw als de wetenschap, aldus Pierik. “Landbouwplanten groeien altijd in hoge dichtheden en we weten nu een stuk beter hoe we de ongewenste lengtegroei van planten kunnen sturen. Ons onderzoek laat tevens zien hoe belangrijk het is om niet alleen de afzonderlijke processen te bestuderen, maar vooral ook de complexe interacties tussen die processen; kennis die we ook weer nodig hebben om onze voedselgewassen te verbeteren.”

Publicatie

Soil salinity limits plant shade avoidance
Scott Hayes*, Chrysoula K. Pantazopoulou*, Kasper van Gelderen*, Emilie Reinen*, Adrian Louis Tween*, Ashutosh Sharma, Michel de Vries, Salomé Prat, Robert C. Schuurink, Christa Testerink, en Ronald Pierik*
*Verbonden aan de Universiteit Utrecht
Current Biology, 2 mei 2019

Onderzoekers

Reacties van planten op licht: Scott Hayes en Ronald Pierik (Universiteit Utrecht) 
Zoutstress in planten: Christa Testerink (Wageningen University & Research) 
Specifieke analyses: Rob Schuurink (Universiteit van Amsterdam) en Salomé Prat (Centro Nacional de Biotecnologia, Madrid)