In de ruimte groeien planten richting water in plaats van naar beneden

De wortels van komkommerplantjes aan boord van het ISS groeien richting water. Die ontdekking kan volgens onderzoekers bijdragen aan het ontwikkelen van meer droogtolerante gewassen.

Tijd om de ruimtekomkommers water te geven. Beeld: JAXA en NASA

Plantenwortels die groeien bij gebrek aan zwaartekracht op ruimtestation ISS, buigen af in reactie op variaties in de vochtigheid van hun nabije omgeving. Die groeirespons verschilt van het gedrag van planten op aarde, aangezien op aarde wortels niet richting water maar richting de zwaartekracht groeien. ‘Onze hypothese is dat op aarde het effect van de zwaartekracht de hydrotropische reactie overstemt, en dat het pas tot uiting kan komen in vrije val’, zegt bioloog en onderzoeksleider Hideyuki Takahashi van de universiteit van Tohoku in Japan.

Ruimtekomkommers

De onderzoekers deden de ontdekking nadat de ruimteschepen Atlantis en Discovery in 2010 een pakketje zaadjes van komkommerplanten afleverden aan het ISS. Japanse en Amerikaanse astronauten voerden vervolgens een reeks experimenten uit. Aan boord van het ruimtestation werden de zaden gekweekt in compartimenten met een vochtgradiënt. Die vochtgradiënt werd bereikt door de wanden van de compartimenten gedeeltelijk te voorzien van nat filterpapier. Een deel van de zaden mocht ontkiemen in de vrije val-omgeving van de ISS. De onderzoekers plaatsten de overige zaden in een centrifuge om het effect van zwaartekracht te simuleren.

De plantenwortels die zonder zwaartekracht groeiden, bogen naar het natte substraat, soms zo sterk dat ze 60 graden afweken van de verticale lijn. De planten die groeiden onder invloed van de zwaartekracht groeiden daarentegen verticaal ‘naar beneden’. De gewichtsloos gegroeide ruimtekomkommers groeiden dus krommer dan de controlekomkommers.

Planthormonen

Tot verrassing van de onderzoekers lijkt het erop dat dit hydrotopische effect wordt veroorzaakt door auxines. Op aarde moedigen diezelfde planthormonen wortels juist aan om richting de zwaartekracht te groeien. Dat suggereert dat de wortels van komkommerplanten een verborgen vermogen hebben om naar water te zoeken. Dat vermogen bleef tot nu toe onopgemerkt omdat het op aarde wordt gemaskeerd door de zwaartekracht.

Takahashi denkt dat nader onderzoek naar de werking van auxines zich zal terugbetalen. Van de modelplant Arabidopsis is bekend dat de werking achter het waterzoekende gedrag van wortels losstaat van de werking achter het zwaartekrachtzoekende gedrag. Ook is aangetoond dat individuele planten die meer waterzoekend gedrag vertonen, beter gedijen in dorre omstandigheden.

Als onderzoekers erin slagen om ook voor komkommerplanten het zwaartekrachtzoekende en het waterzoekende gedrag van elkaar te scheiden, zouden ze die waterzoekende eigenschappen kunnen versterken en komkommers kunnen kweken in droge omstandigheden.

Tuinieren in de ruimte

Plantwetenschapper Hillel Fromm van Tel Aviv University in Israël ziet die potentiële voordelen ook. ‘Ik zie zeker het nut van een beter begrip van de mechanismen achter hydrotropisme en gravitropisme’, zegt hij. ‘Het kan bijdragen aan de ontwikkeling van meer droogtolerante planten.’ Een beter begrip van plantengroei kan volgens Fromm bovendien van waarde kan blijken te zijn als we ooit een buitenaardse kolonie zouden oprichten.

Mis niet langer het laatste wetenschapsnieuws en meld je nu gratis aan voor de nieuwsbrief van New Scientist.

Lees verder:

Plaats een reactie