Onderzoeksproject P6/33 (Onderzoeksactie P6)
In een tijdperk waarin onze fossiele energiebronnen zienderogen achteruit gaan wordt het meer en meer duidelijk dat planten als natuurlijke krachtcentrales onontbeerlijk zullen worden om het welzijn van de huidige wereldbevolking te verzekeren. Het is evenwel verwonderlijk dat onze kennis over de ontwikkeling en groei van planten nog zeer gelimiteerd is en die tekortkoming wordt nog duidelijker als we het ondergrondse deel van de plant in beschouwing nemen. Nochtans hebben wortels een veelzijdige functie en zijn essentieel voor een normale groei en ontwikkeling van de plant. Binnen dit voorgestelde netwerk willen 5 Belgische laboratoria geassisteerd door een eminente Europese partner, hun krachten bundelen om belangrijke aspecten van de groei en ontwikkeling van wortels uit te diepen volgens een weldoordachte gefocusseerde strategie geconcentreerd op één species, Arabidopsis thaliana, een ideaal modelsysteem voor de studie van wortelgroei en ontwikkeling. De verwachte nieuwe inzichten zullen zeker en vast essentieel blijken voor alle toekomstige pogingen om plantengroei te bevorderen en planten volop als alternatieve energiebronnen in te schakelen.
Dit project heeft als doel een antwoord te vinden op volgende vragen:
- Welke moleculaire mechanismen controleren celdeling en celelongatie activiteit in wortels. Wat zijn de sleutelregulatoren van deze processen. Is endoreduplicatie een essentiële factor in celelongatie? Wat is de betrokkenheid van H-ATPase en aquaporines? Welke rol kan toebedeeld worden aan de celwandsamenstelling, de cytoskeletarchitectuur en het ontstaan van vacuoles in het celelongatieproces? (P1, P4, P5)
- Welke moleculaire gebeurtenissen controleren de initiatie van laterale wortelvorming en welke bepalen vervolgens de wortel architectuur? Initiatie van laterale wortelvorming hangt af van het plaatsvinden van een asymmetrische deling in de wortelpericyclus, een studie waarin het netwerk een wereld-leidende positie inneemt. Naast een moleculair genetische, zal ook een chemisch genetische benadering gebruikt worden om de vroege gebeurtenissen in laterale wortelinitiatie te bestuderen. (P1, EU1,)
- Wat is de betrokkenheid van plantenhormonen in wortelgroei en -architectuur? Het IAPVI network zal de rol van auxines, cytokinines, ethyleen en gibberillines in wortelontwikkleing nagaan. (P1, P2, EU1)
- Het huidige IAPV netwerk heeft een groot aantal “transcript profiles” opgeleverd van intacte wortels, auxine behandelde wortels en van pericycluscellen. In dit voorgestelde project willen we dit verder uitbreiden naar de analyse van het proteoom. Een zeer interessante studie is de vergelijking van het transcriptoom en het proteoom van wortels. (P1, P4, P2, P3)
- Wat is de relatie tussen wortels en stengels? In het huidige IAPV netwerk werd vastgesteld dat signalen die ontstaan in de wortels de bloei-inductie beïnvloeden. Wat is de moleculaire basis van deze wortel/stengel communicatie? (P2, P1, P4)
- Hoe ervaren wortels abiotische stress? Het IAPVI netwerk zal de respons van wortels nagaan als gevolg van zware metalen, cadmium, magnesium -en ijzertekort. (P3, P4, P1, P2).
- Hoe kunnen we een model maken van wortelgroei? Het doel van dit project is een mathematisch model te bekomen door de moleculaire regulatie van celdeling, celelongatie en transport van hormonen te integreren met de groei en architecturale karakteristieken van wortels. (P4, P1, EU1)
Het vinden van een antwoord op deze vragen is de grootste uitdaging in dit project en dit objectief zal bereikt worden door een strategie te hanteren waarbij 6 interagerende werkpakketten centraal staan en waarbij de 6 partners optimaal zullen samenwerken. Elke partner heeft zijn eigen unieke onderzoeksbenadering en achtergrond gaande van plantenfysiologie, biochemie tot genetica en moleculaire biologie. Het samenspel tussen deze verschillende disciplines en technieken binnen en tussen de werkpakketten onderling, vormen de basis voor een succesvol netwerk. Naast de standaardtechnieken die beschikbaar zijn in de verschillende labo’s richt het netwerk zich tevens op recent verworven nieuwe technieken in de labo’ van bepaalde partners waardoor een aanzienlijke meerwaarde wordt gecreëerd. Deze geïntegreerde geavanceerde technologieplatformen zullen beschikbaar zijn voor alle partners en omvatten:
- “Proteomics”
- “Chemical genetics”: “high throughput” screening van grote chemische bibliotheken als middel om sleutel factoren in de wortelontwikkeling te ontdekken.
- “Fluorescence Activated Cell Sorting” (FACS): sortering van wortelcellen om cel en/of weefselspecifieke processen te analyseren.
- Kinematica: “high throughput” analyse van celexpansie -en celdelingssnelheid van wortels om het effect te evauleren van perturbatie experimenten via mutaties, transgene of verscheidene chemische behandelingen.
- Optische technieken: polarisatie confocale microscopie en ” Field Emission Scanning Electron Microscopy” (FESEM) om de wortel celwand architectuur te mappen.
Dit Belgian Arabidopsis Root Network (BARN) zal een spiritueel klimaat creëren binnen België door geregeld projectmeetings, een internationaal wortel symposium en pre- en postdoc trainingsessies te organiseren. Dit zal de reeds bestaande contacten en samenwerkingen tussen de verschillende partners zeker verder uitbouwen en versterken en zal essentieel zijn in de uitwisseling van studenten tussen de betrokken universiteiten.
