Onderzoekers onder leiding van Ram Dixit (Washington University in St. Louis), met voormalige promovendus Natasha Nolan en ingenieur Guy Genin, onderzochten de oorsprong van normale draaigroei in wortels. Hun studie, gepubliceerd in Nature Communications en uitgevoerd binnen het NSF-gefedereerde Center for Engineering Mechanobiology (CEMB), gebruikte een modelplantsysteem waarin wortels naar rechts of links kunnen afwijken. Het team bracht de normale (wildtype) versie van een sleutelgen tot expressie in specifieke cellagen om lokale effecten te testen.
Ze ontdekten dat expressie van het wildtype-gen in de binnenste cellagen het draaien niet voorkwam, alsof de mutatie domineerde. Daarentegen herstelde expressie van datzelfde gen alleen in de epidermis recht wortelgroei. Mechanobiologische experimenten, waaronder metingen van cellulose-microfibriloriëntatie in gemuteerde wortels door het laboratorium van Charles Anderson, en Genins computermodel toonden dat concentrische lagen werken als ringen in een stam: de buitenste ring heeft meer hefboomwerking. Het model gaf aan dat afbuiging in de epidermis ongeveer een derde van de totale draai veroorzaakt en dat het rechttrekken van de epidermis de hele wortel kan rechttrekken.
Dixit vatte het samen: "de epidermis is geen passieve huid, maar een mechanische coördinator van de groei van het hele orgaan." Praktisch gezien kan dit inzicht helpen bij het ontwerpen van gewassen met wortels die obstakels ontwijken, wat waardevol is bij droogte en rotsachtige of verdichte bodems. De studie kreeg financiering van CEMB (NSF) en het National Institute of General Medical Sciences (NIH); bron: Washington University in St. Louis.
- Belangrijk: epidermis regelt hele wortelgroei.
- Model en metingen verklaren de mechanica.
- Toepassing: verbetering van wortelarchitectuur.
Moeilijke woorden
- expressie — productie of activiteit van een gen in cellen
- wildtype — de normale genetische versie van een organisme
- epidermis — de buitenste cellaag van een plantwortel
- mechanobiologisch — onderzoek naar hoe mechanische krachten invloed hebbenMechanobiologische
- cellulose-microfibriloriëntatie — richting van cellulosevezels in de celwand
- concentrisch — met gelijke vormen rond hetzelfde middenconcentrische
- hefboomwerking — krachtverdeling die een groter effect geeft
Tip: beweeg de muisaanwijzer over gemarkeerde woorden in het artikel, of tik erop om snelle definities te zien terwijl je leest of luistert.
Discussievragen
- Hoe kan kennis over de rol van de epidermis helpen bij het verbeteren van gewassen in droge of rotsachtige bodems? Geef voorbeelden.
- Welke problemen of beperkingen verwacht je bij het toepassen van deze inzichten in echte landbouwsituaties?
- Denk je dat een vergelijkbare mechanische coördinator belangrijk kan zijn in andere plantendelen? Leg uit waarom of waarom niet.
Gerelateerde artikelen
Kleine bioreactor met zwarte soldaatvlieg tegen voedselverspilling
Wetenschappers ontwikkelden een goedkope doe-het-zelf bioreactor met zwarte soldaatvlieglarven. Het systeem zet etensresten lokaal om in eiwitrijk diervoer en insectenmest (frass) als grondverbeteraar, naast grotere industriële installaties.
AI helpt boeren met moessonvoorspellingen in India
Kunstmatige intelligentie gaf deze zomer 38 miljoen Indiase boeren een moessonvoorspelling met het model NeuralGCM. Het project groeit en onderzoekers willen dit werk uitbreiden naar tientallen andere landen en meteorologen trainen.
