Onderzoekers gebruiken synchrotronlicht om letterlijk de celwanden van uien af te pellen, zodat planten beter bestand zijn tegen de stress veroorzaakt door klimaatverandering en ziekte.
"We weten dat er veel droogte is geweest op de prairies en dat het levensonderhoud van de mensen op het spel staat", zegt Ariana Forand, een masterstudent aan het College of Agriculture and Bioresources van de University of Saskatchewan (USask). "Het zou geweldig zijn om modificaties te vinden waarmee planten meerdere stress kunnen weerstaan."
Forand leidde een project waarin werd onderzocht hoe calcium en boor een gunstige rol spelen bij het versterken van de celwanden van planten, het helpen verminderen van de uitdroging die gepaard gaat met bevriezing en droogte en het verhogen van de weerstand tegen pathogenen.
Het bleek dat de perfecte plant om de theorie op te testen uien waren.
Het team analyseerde uienmonsters en verzamelde gegevens bij de Advanced Photon Source (APS) in Illinois, dankzij de samenwerking van de faciliteit met de Canadian Light Source (CLS) aan de Universiteit van Saskatchewan.
"Dit project bouwt echt voort op het werk van een eerdere USask-masterstudent, Jun Liu, die werk deed met bevriezingsstress," zei Forand, "en we weten dat planten bij zowel droogte als kou op vergelijkbare manieren water verliezen."
Uien zijn goede planten om te gebruiken "omdat je gemakkelijk een enkele laag cellen kunt verwijderen en de veranderingen in de celwand kunt zien", een plantstructuur die de sleutel is tot bescherming tegen allerlei soorten stress.
Een uniek kenmerk van dit onderzoek, waarvan de resultaten waren: gepubliceerd in het tijdschrift Plants, was dat het naar meerdere spanningen tegelijk keek - uitdroging in uien uit Wales en kookuien, en resistentie tegen ziekteverwekkers in Arabidopsis, een klein bloeiend onkruid dat inheems is in Afrika.
Na toevoeging van calcium gemengd met water aan de in de kas gekweekte uien, gebruikte Forand synchrotron-röntgenmicroscopie om niet alleen te bevestigen dat de planten het calcium hadden opgenomen, maar ook dat het zich in de celwand had gelokaliseerd.
Verdere testen onder droge omstandigheden lieten een vermindering van het waterverlies in de behandelde planten zien. Evenzo is bekend dat boor bindt met pectine in de celwanden van Arabidopsis, waardoor de weerstand tegen geïntroduceerde ziekten wordt versterkt.
"We waren op zoek naar manieren om celwanden structureel te versterken", zegt Forand. Bevestigen dat calcium en boor de impact van vochtverlies en ziekte verminderen, opent de deur naar het zoeken naar een vergelijkbaar effect bij andere planten.
Dr. Karen Tanino, professor in plantenwetenschappen aan de VS en supervisor van Forand, zei dat in een willekeurig jaar “de ene stress vaker voorkomt dan de andere – je kunt gewoon niet echt voorspellen wat het zal zijn. Dit onderzoek biedt een kans om planten te beschermen tegen stressvariaties van jaar tot jaar.”
Zowel Forand als Tanino zijn van mening dat uitbreiding van hun onderzoek kansen biedt om de weerstand tegen vochtverlies en ziektes in zowel veldgewassen als in de tuinbouw te versterken.
Voor meer informatie:
Victoria Schram
Canadese lichtbron
Tel: + 1 306-657-3516
E-mail: victoria.schramm@lightsource.ca