Net als bijna alle eukaryoten zijn planten voor hun energievoorziening afhankelijk van zuurstof. Als een plant door zware regenval of overstroming onder water komt te staan, ontstaat er een zuurstoftekort. De meeste planten – zoals bijvoorbeeld de veldzuring (Rumex acetosa) – kunnen daar slecht tegen en beginnen als ze onder water staan snel te verrotten.
Maar er zijn ook planten – zoals de moeraszuring (Rumex palustris), een neefje van de veldzuring – die maanden onderwater kunnen overleven. Blijkbaar zijn zulke planten in staat zich tijdelijk aan te passen aan een zuurstoftekort. Hoe ze dat doen hebben de biologen nu onderzocht met behulp van de modelplant zandraket (Arabidopsis thaliana). De resultaten zijn deze week te lezen in vakblad Nature.
Twee keer zo lang overleven
De biologen zagen in hun experimenten dat het eiwit RAP2.12 bij zuurstoftekort direct in beweging komt. Het maakt zich los van de celmembraan en verplaatst zich naar de celkern om daar de expressie van verschillende genen omhoog te stuwen. Dat zorgt ervoor dat de plant alcohol gaat produceren. Die alcohol kan vervolgens weer worden omgezet in energie, zonder dat daar zuurstof voor nodig is. Een plant met veel RAP2.12 houdt het dankzij dit mechanisme wel even uit onder water.
Een paar maanden onder water staan is geen enkel probleem voor de moeraszuring. Het eiwit RAP2.12 detecteert een zuurstoftekort en zorgt dat de plant overgaat naar alcoholproductie om in zijn energiebehoefte te voorzien. Afbeelding: © Ole Pedersen
Zodra het water zakt en er weer zuurstof beschikbaar komt, wordt het eiwit RAP2.12 razendsnel afgebroken. Bij de zandraket was binnen een uur nadat het water begon te zakken al geen spoor van het eiwit meer te bekennen. Door die snelle afbraak van RAP2.12 stopt de alcoholproductie en gaat de plant weer over op de ‘normale’ ademhaling, die afhankelijk is van zuurstof.
Waarschijnlijk krijgen we door klimaatverandering steeds vaker te maken met wateroverlast. Veel landbouwgewassen kunnen daar op dit moment niet tegen, waardoor oogsten verloren zullen gaan. Maar met de ontdekking van RAP2.12 als belangrijke regulator van het ademhalen onder water, kan daar verandering in komen. Door slimme selectie en kruising moet het volgens de biologen binnen enkele jaren al mogelijk zijn om aardappelen te kweken die bij hevige regenval twee keer zo lang overleven als de huidige piepers.
Bron
Francesco Licausi e.a. Oxygen sensing in plants is mediated by an N-end rule pathway for protein destabilization Nature, 23 oktober 2011
Zie ook:
Snelcursus zwemmen voor rijst (Kennislinkartikel)
Vriendjespolitiek voor planten (Kennislinkartikel)
Van dezelfde strekking (Bionieuws)
