Planten gebruiken suiker, geproduceerd via fotosynthese, als een belangrijk signaal om warmte gedurende de dag te detecteren en erop te reageren, wat kan leiden tot meer veerkrachtige gewassen.
Een recent onderzoek onder leiding van professor Meng Chen aan de Universiteit van Californië, Riverside, heeft een nieuw mechanisme in planten onthuld voor het waarnemen van warmte tijdens de dag. Deze ontdekking daagt eerdere ideeën uit die zich voornamelijk richtten op sensors voor de nacht. Het onderzoek benadrukt de cruciale rol van suiker in dit proces, wat een completer beeld biedt van hoe planten zich aanpassen aan hun omgeving.
Wetenschappers geloofden traditioneel dat eiwitten zoals fytocrome B en vroege bloei 3 (ELF3) de belangrijkste warmtesensoren waren, die voornamelijk 's nachts actief zijn. Deze modellen verklaarden echter niet hoe planten reageerden op warmte gedurende de dag, wanneer zowel licht als temperatuur hoog zijn. Om dit te verkennen, gebruikte het team Arabidopsis, een kleine bloeiende plant die vaak wordt gebruikt in genetische studies. Ze blootstelden de planten aan verschillende temperaturen en lichtomstandigheden, en observeerden hoe hun stelen, de hypocotylen, groeiden in reactie op warmte.
De bevindingen toonden aan dat het vermogen van fytocrome B om warmte te detecteren afnam in fel licht. Desondanks reageerden de planten nog steeds op warmte, wat suggereert dat er andere sensoren actief waren. Verdere tests toonden aan dat planten konden reageren op warmte in het licht, maar niet in het donker, wanneer fytocrome B niet functioneerde. Het toevoegen van suiker aan het groeimedium herstelde deze reactie, wat aangeeft dat suiker fungeert als een signaal voor hogere temperaturen.
Het onderzoek vond ook dat hogere temperaturen ervoor zorgen dat zetmeel in bladeren afbreekt, wat sucrose vrijgeeft. Deze suiker stabiliseert een eiwit genaamd PIF4, dat de groei reguleert. Zonder sucrose degradeerde PIF4 snel; met sucrose accumuleerde het eiwit en werd actief wanneer een andere sensor, ELF3, ook op de warmte reageerde. Dit dubbele mechanisme, dat suiker en eiwitten omvat, stelt planten in staat om hun groei aan te passen in reactie op dagwarmte. Deze ontdekking, gepubliceerd in Nature Communications in 2025, biedt een genuanceerder begrip van de thermosensing bij planten.
Begrijpen hoe planten warmte gedurende de dag waarnemen, is van vitaal belang voor het ontwikkelen van landbouwpraktijken die voedselzekerheid waarborgen in een veranderend klimaat. Dit onderzoek kan helpen bij het ontwikkelen van gewassen die beter bestand zijn tegen extreme temperaturen. Deze kennis kan worden gebruikt om planten te fokken die beter bestand zijn tegen de gevolgen van klimaatverandering, wat zorgt voor een stabiele voedselvoorziening.