Oxidatieve stress en celdood in planten

Onderzoeker:  Frank Van Breusegem (UGent)

Frank Van Breusegem en zijn groep bestuderen hoe signaalmolecules in planten zoals Reactieve Zuurstof Moleculen (RZM) leiden tot het opstarten van beschermingsmechanismen en geprogrammeerde celdood. Abiotische stress zoals droogte, (te) hoge of (te) lage temperaturen en hoge zoutconcentraties, leiden in de landbouw tot gevoelige verliezen. Kennis over de moleculaire mechanismen die aan de basis liggen van de manier waarop planten op zulke stress reageren, kan gebruikt worden in de ontwikkeling van meer stressbestendige planten. De uitdaging  is om planten meer stresstolerant te maken zonder dat ze minder goed presteren onder ‘normale’ omstandigheden.
 

ROS – reactive oxygen species

Stress zoals te veel zonlicht of droogte doen in planten RZM (‘reactieve zuurstof moleculen’) ontstaan. Die RZM blijken als signaalmolecule te fungeren en zetten zowel verdedigingsmechanismen in gang, als geprogrammeerde celdood. Waterstofperoxide (H2O2) is een van die moleculen. Onderzoek naar de netwerken van genen die tot expressie komen gedurende H2O2-stress heeft onder meer geleid tot de identificatie genen betrokken in de productie van  bepaalde flavonoïden.
 

Epigenetica en stresstolerantie

Niet alles ligt zomaar in onze genen gecodeerd. Er zijn bepaalde erfelijke wijzigingen in de expressie van genen, die niet veroorzaakt worden door wijzigingen in de DNA-volgorde. De ‘epigenetica’ bestudeert die wijzigingen. Ze kunnen onder meer ontstaan door methylatie van het DNA. In planten blijken dergelijke fenomenen ook te bestaan. Ze spelen onder meer een rol in de fotosynthetische- en energie-efficiëntie van planten. Planten met een op epigenetica gebaseerde verhoogde energie-efficiëntie zijn meer stressbestendig en kenmerken zich door een verhoogde opbrengststabiliteit. Onderzoek spitst zich nu toe op de verdere ontrafeling van de mechanismen die aan de basis van dit fenomeen liggen in de hoop verdere stresstolerantiefactoren te identificeren.
 

Metacaspases

Stress en geprogrammeerde celdood (apoptose) zijn aan elkaar gekoppeld. In zoogdieren functioneren caspases als ‘death executioners’ door apoptose-factoren te knippen en zo te leiden tot celdood. In planten zijn vergelijkbare eiwitten gevonden, metacaspases, die misschien ook apoptose-factoren kunnen knippen en leiden tot celdood. Via verder onderzoek wil Van Breusegem met zijn team de doelwitten van verschillende metacaspases in planten identificeren en de moleculaire mechanismen die aan de basis liggen van hun werking, blootleggen.