Verlaagde kwaliteit van pollen door hitte, moleculair biologisch bevestigd

(29-06-2020) Onderzoek van de UGent waarschuwt voor genetische afwijkingen bij planten ten gevolge van hittegolven.

We krijgen steeds meer te maken met hittegolven. Als gevolg schreeuwt onze natuur om water en krijgt het daardoor zwaar te verduren. Maar zijn er minder opvallende gevolgen aan die verhoogde temperaturen? Onderzoek van de Faculteit Bio-ingenieurswetenschappen van de UGent wees aan dat de hitte kan zorgen voor genetische afwijkingen bij planten.

 

 

 

Hittegolven komen in Vlaanderen steeds meer voor. De frequentie van deze lange hete periodes is tussen begin jaren 1970 en 2010 toegenomen van gemiddeld eens om de drie jaar naar 1 hittegolf per jaar. Die stijging blijft zich verder doorzetten, waardoor we inmiddels bijna aan 1,3 hittegolven in een jaar zitten. Het effect van deze toename op onze natuur onontkenbaar. Maar niet alleen een tekort aan water vormt een probleem voor onze planten. De verhoogde temperaturen zorgen ook voor reproductieve stress met genetische afwijkingen in het pollen van onze gewassen als gevolg.  Zo blijkt uit onderzoek van professor Danny Geelen van de Faculteit bio-ingenieurswetenschappen van de Universiteit Gent.

 

‘De vruchtbaarheid van planten is zeer gevoelig voor hoge temperaturen. We zien dat hete periodes zoals hittegolven de celdeling verstoren.’ Vertelt prof. Danny Geelen. Onder normale omstandigheden draagt iedere cel van de moederplant 2 setjes van chromosomen afkomstig van de twee voorouders. Wanneer de moederplant pollen aanmaakt, wordt het genetisch materiaal herschikt (meiotische recombinatie) en verdeeld zodat elk pollen slechts 1 set chromosomen krijgt. Er werd echter waargenomen dat bij verhoogde temperaturen het aantal chromosomen dat wordt overgedragen afwijkt van het normale en dat de herschikking van het DNA (recombinatie) eveneens volgens andere patronen verloopt.

 

‘De blootstelling van bloeiende zandraket, de plant die in dit onderzoek werd gebruikt, voor een korte tijd aan warme temperaturen zoals bijvoorbeeld 30°C veroorzaakt reeds defecten in het genetisch materiaal van pollen. De zaden die ontstaan uit de versmelting van afwijkend pollen met een eicel levert nakomelingen op die sterk afwijken van de moederplant en zijn niet bruikbaar voor de teelt van een volgend jaar. Een verhoogd inzicht in wat er zich precies afspeelt op moleculair niveau, kan echter gespecialiseerde breeders helpen bij de ontwikkeling van aangepaste nieuwe variëteiten,’ besluit prof. Geelen.

 

Professor Danny Geelen werkt aan de Faculteit Bio-ingenieurswetenschappen van de UGent binnen de vakgroep Plant en Gewas en is gespecialiseerd in plantengenetica en biotechnologie. Voedselzekerheid wordt een groeiende uitdaging door de klimaatverandering en een groeiende wereldbevolking. Onderzoek naar de invloed van deze veranderingen op onze gewassen is bijzonder waardevol in de strijd voor voedselzekerheid, zoals is vastgelegd in de Green Deal richtlijnen van de Europese Commissie.

 

Beeld: Mikhail Vasilyev - Unsplash