Zeldzaam orgaan van zandraket bleef lang verborgen

Biologie Al decennia gebruiken biologen de zandraket voor hun onderzoek. Toch zagen ze één zeldzaam orgaantje altijd over het hoofd.

Een bloeiende zandraket met één lange en twee korte cantils, de geknikte steeltjes die recht uit de stengel komen.
Een bloeiende zandraket met één lange en twee korte cantils, de geknikte steeltjes die recht uit de stengel komen. Foto Timothy Gookin

Vrijwel geen plantensoort ter wereld is zo goed onderzocht als de zandraket (Arabidopsis thaliana): de modelplant voor biologen. En toch hebben twee Amerikaanse wetenschappers nog een nieuw orgaantje bij de soort ontdekt, schrijven ze in het tijdschrift Development. Deze ‘cantil’ zorgt ervoor dat het steeltje waar de zandraketbloemen op groeien niet recht uit de plantenstengel omhoog groeit, maar een soort zijwaartse knik maakt. Het orgaan komt niet bij élke zandraket voor, en vormt zich uitsluitend bij de eerste bloemen van het bloeiseizoen. Bovendien ontwikkelt het zich alleen als de dagen niet te lang zijn of als er sprake is van bepaalde mutaties.

In de basis bestaat elke zandraket uit een bladerrozet waaruit een stengel groeit. Aan het onderste stengeldeel ontstaan als eerste witte bloemen op steeltjes, die later uitgroeien tot langwerpige vruchten, de zogeheten hauwtjes. Later in het bloeiseizoen beginnen ook de bloemen hoger op de stengel te bloeien. Meestal groeien de bloemsteeltjes direct vanuit de stengel schuin omhoog. Maar in sommige gevallen zit er eerst nog een min of meer horizontaal verlengstukje tussen: dat is de cantil. Vooral bij de bloemen laag op de stengel komen cantils regelmatig voor. Hoger op de stengel worden de cantils kleiner en minder frequent.

Model voor onderzoek

De zandraket werd al in de zestiende eeuw voor het eerst wetenschappelijk omschreven, en sinds de jaren veertig gebruiken biologen de plant veelvuldig als model voor onderzoek naar onder meer genetica en fysiologie. Dat het toch zo lang duurde voordat de cantils werden ontdekt, komt doordat ze lang niet altijd ontstaan.

„Toen ik over dit onderzoek hoorde, was ik in eerste instantie verbaasd”, zegt de Wageningse hoogleraar biochemie Dolf Weijers aan de telefoon. „Ik doe al twintig jaar onderzoek naar de zandraket – hoe kon het dan zijn dat ik dit orgaantje over het hoofd had gezien? Maar uit het artikel blijkt hoe zeldzaam de cantils zijn: ze ontstaan dus lang niet bij elke bloem, en bovendien alleen bij korte daglengte, wanneer het maar zo’n twaalf uur licht is. Terwijl we in het lab juist lange dagen simuleren, met zo’n zestien uur licht, zodat de groei van de planten sneller verloopt.”

De zandraket begint pas te bloeien als de dagen langer worden, schrijven de onderzoekers Timothy Gookin en Sarah Assmann in hun artikel. Die ‘uitgestelde bloei’ wordt gereguleerd door een specifiek gen, en dat gen blijkt dus, als bijeffect, ook voor de ontwikkeling van cantils te kunnen zorgen. Sommige zandraketvariëteiten ontwikkelen het orgaantje ook als de dagen wél lang zijn, maar dat komt door een bepaalde genetische mutatie die ook tijdens lange dagen nog voor uitgestelde bloei zorgt.

De ontdekker dacht eerst dat er sprake was van ‘genetische vervuiling’

Gookin ontdekte de cantil voor het eerst tijdens labonderzoek in 2008. Destijds dacht hij dat het om „genetische vervuiling” ging, zegt hij in het begeleidend persbericht, „wellicht gecombineerd met vervuiling door het water, de voedingsbodem en de lucht in het laboratorium”. Uiteindelijk bestudeerden Gookin en Assmann bij 3.782 zandraketten meer dan 20.000 steeltjes om inzicht te krijgen in de cantilontwikkeling. Zo ontdekten ze dat de cantil zowel voorkomt bij labplanten als bij in het wild groeiende planten. In hun artikel trekken ze een vergelijking met de bladranken van erwtenplanten: gespecialiseerde bladeren aan het uiteinde van de plant, die voor extra ondersteuning kunnen zorgen door zich bijvoorbeeld om een stengel van een naburige plant te wikkelen. Ook die ranken worden als aparte orgaantjes beschouwd. De cantil zelf lijkt geen andere functie te hebben dan het bloemsteeltje op enige afstand van de stengel te houden.

„Dat vind ik jammer aan dit onderzoek”, zegt Weijers. „De auteurs testen niet of de cantil voor enig ecologisch voordeel kan zorgen. Maar je ziet hieraan in ieder geval dat de plant latente mogelijkheden heeft om bepaalde structuren te ontwikkelen. Structuren die wellicht geen specifiek nut dienen, maar die nog wel in het genetisch programma zitten ingebakken en onder bepaalde omstandigheden tot uiting komen. In die zin kun je de cantil zien als onderdrukt orgaan.”