Dit is een artikel uit het NRC-archief
Bekijk hele krant

NRC Handelsblad

Milieu en natuur

In geuren en kleuren

Bloemen produceren vaak geuren om insecten te lokken die de bestuiving verzorgen. Onderzoek van de laatste jaren heeft tot in detail ontrafeld via welke chemische routes de bloemen hun geurstoffen aanmaken. Maar wat die synthese precies aanstuurde, was niet bekend. Nu hebben twee Amsterdamse plantenbiologen, Robert Schuurink en Julian Verdonk, de `hoofdschakelaar' gevonden die het geuren van petunia's aanzet. Daarmee hebben zij voor het eerst zo'n gen aan de basis van de geurregulatie geïdentificeerd (The Plant Cell, 1 mei).

``Sommige petunia's geuren wel, andere niet'', legt Rob Schuurink uit op zijn werkkamer aan het Swammerdam Instituut van de Universiteit van Amsterdam. ``Daarvan hebben wij gebruik gemaakt door de genactiviteit in de bloemblaadjes van een geurende petunia te vergelijken met die van een niet-geurende. We vonden tientallen genen die actiever waren in de geurende bloemen. Dat waren vooral bekende genen die coderen voor enzymen die betrokken zijn bij het aanmaken van voorloperstoffen, en het modificeren van molecuulgroepen aan geurstoffen. Maar we vonden ook een transcriptiefactor, een gen dat de activiteit van andere genen aanstuurt. Dat gen hebben wij ODORANT1 gedoopt.''

Omdat ODORANT1 (ODO1) de enige transcriptiefactor was die de onderzoekers op hun DNA-chip ontdekten, wisten ze vrij zeker dat ze meteen beet hadden. Niettemin werkten ze verder om hun resultaat hard te maken. ``Petunia's geuren vooral 's nachts'', zegt Verdonk. ``Tegen de avond begin je de bloemen te ruiken en als je 's nachts in de kas komt is de zware zoete lucht haast niet te harden. De volgende ochtend ruik je niets meer.''

De geurproductie heeft dus een duidelijk ritme, en de onderzoekers lieten zien dat de activiteit van ODO1 tussen één en vier uur 's middags al toe begon te nemen, voorafgaand aan het vrijkomen van de vluchtige geurstoffen. ODO1 in bloemblaadjes bereikte aan het begin van de nacht een piek en was tegen de ochtend al weer haast verdwenen. Er was duidelijk een sterk verband.

De finale proef was het uitschakelen van ODO1 in de geurende petunia. Dat deden de Amsterdammers met behulp van zogeheten RNAinterference (RNAi) een klein stukje dubbelstrengs RNA dat specifiek het aflezen van een bepaald gen voorkomt. Planten waarin het ODO1-gen was stilgelegd geurden inderdaad niet meer. Petunia's geven normaal een mengsel van vluchtige geurstoffen af, allemaal benzenoïden, die in pure vorm ruiken naar amaretto, vanille, rozenblaadjes, kruidnagel, hyacint, boenwas of nagellak. Sommigen zoals benzylbenzoaat zijn zelf geurloos, maar versterken de geur van de andere benzenoïden in het mengsel.

Schuurink: ``In de bloemen van met RNAi behandelde petunia's was deze hele geurproductie stilgelegd, behalve de stof methylsalicylzuur. Die fungeert als belangrijke alarmstof voor de plant, dus die wordt misschien ook via een andere route aangemaakt. Maar als we ODO1 onderdrukken, leggen we de gehele geurproductie plat.''

De transcriptiefactor ODO1 grijpt aan op het enzym EPSP-synthase, een belangrijke schakel in de zogeheten shikimaat-biosyntheseroute. De shikimaat-route is een chemische aanvoerlijn voor allerlei belangrijke stoffen in de plant. Het is bijvoorbeeld ook de lijn waarlangs de voorloperstoffen voor allerlei kleurstoffen in het bloemblad worden gemaakt. Het purperen hart van de witte petunia's blijft echter purper, ondanks de remmende invloed van het RNAi op ODO1. De onderzoekers hebben laten zien dat de plant al in de bloemknoppen voorraden kleurstoffen aanlegt, lang voordat ODO1 actief wordt. Daardoor beïnvloedt het wegnemen van de geur van de bloem niet de kleur.

Nu een van de hoofdschakelaars van bloemengeur bekend is, kan er gezocht worden naar toepassingen. Boeketbloemen die mooi zijn om te zien, maar naar niets ruiken, kunnen nu een oppepper krijgen door het ODO1-gen te stimuleren. In land- en tuinbouwgewassen kan een versterkt ODO1-gen helpen de productie te verhogen doordat er meer insecten aangetrokken worden. Schuurink: ``Verhoging van de geurproductie kan ook de smaak van bijvoorbeeld tomaten verbeteren. Geur maakt een belangrijk deel uit uit van de smaakbeleving bij deze vruchten.'' Verdonk vult aan: ``Dat hoeft lang niet altijd door middel van biotechnologie. Nu we weten op welk gen we moeten letten, kunnen we natuurlijk ook via traditionele veredeling planten selecteren die extra geurig zijn.''

De Amsterdamse biologen gaan nu ook onderzoeken of zij de ODO1-schakelaar in andere (bloem-)planten kunnen vinden. Er is nog heel veel uit te zoeken, want de gevonden schakelaar heeft slechts invloed op één klasse bloemgeuren. Schuurink: ``ODO1 werkt alleen op benzenoïden, maar er zijn nog drie andere belangrijke chemische groepen die een rol spelen bij bloemgeur: vetzuurachtige stoffen, terpenoïden, en stikstofhoudende verbindingen als indool. Daarvan zijn de transcriptiefactoren nog niet bekend.''