Waarom planten naar het licht groeien

Dat planten naar het licht groeien, weet iedereen. Maar hoe ze dat doen was tot nog toe een raadsel.

De groei en ontwikkeling van planten hangt in sterke mate af van de kwaliteit en de hoeveelheid licht die ze waarnemen. Planten hebben immers licht nodig voor de fotosynthese, het proces waarbij ze koolstofdioxide omzetten in koolhydraten. Omdat planten niet zelf kunnen bewegen, groeien ze naar het licht toe. Maar hoe dat komt was tot nu toe een raadsel.

En zoals zo vaak, ontdekten onderzoekers van Wageningen University het antwoord op die vraag per toeval. Toen ze in de cellen van kiemplantjes keken om het raadsel te ontcijferen, gebeurde er iets vreemds. Ze legden de kiemplantjes onder speciale microscopen die gebruik maakten van blauw laserlicht om in de cellen bepaalde kleine structuren – de microtubuli - zichtbaar te maken die heel belangrijk zijn voor de groeirichting van plantencellen. En plots zagen ze hoe de organisatie van deze microtubuli binnen tien minuten totaal veranderde.

Om te begrijpen wat er net was gebeurd, deden de onderzoekers een beroep op beeldanalysetechnieken. Daarmee ontdekten ze dat blauw licht er voor zorgt dat er binnen een paar minuten grote aantallen nieuwe microtubuli ontstaan die allemaal haaks staan op de richting van de bestaande microtubuli.

Dit blijkt veroorzaakt te worden door het eiwit katanine, dat de nieuwe microtubuli door midden kan knippen op de plaats waar ze kruisen met microtubuli die in de normale groeirichting liggen. Door het knippen ontstaan er 2 microtubuli die allebei in de nieuwe richting groeien. Iedere keer dat nieuwe microtubuli andere kruisen die in de oorspronkelijke richting liggen, kan katanine de nieuwe knippen, waardoor er steeds nieuwe vertakkingen ontstaan. Op die manier ontwikkelen zich in de cellen in een paar minuten tijd een soort bomen van microtubuli die allemaal haaks liggen op de oude richting.

Door dit alles verandert de groeirichting van de plantjes en groeien ze naar het licht. Kiemplanten die het katanine-eiwit missen, kunnen hun microtubuli niet van richting laten veranderen, waardoor ze niet in staat zijn om naar het licht te groeien. De onderzoekers ontdekten verder nog dat katanine aan het werk wordt gezet door fototropine, één van de eiwitsoorten waarmee planten licht kunnen waarnemen. De resultaten van het onderzoek werden gepubliceerd in Science. (ev)