Hoe weet een petunia wanneer hij lekker moet ruiken?

Onderzoekers bestudeerden de vraag hoe de petunia's weten wanneer ze hun heerlijke, zoete geur moeten afgeven om insecten te lokken die de bloemen bestuiven.

Het team ontdekte een belangrijk gen dat bepaalt wanneer de petunia (Petunia hybrida) zijn geur afgeeft[1]. Het gen, Late Elongated Hypocotyl - beter bekend onder de afkorting LHY - wordt in veel plantensoorten aangetroffen en is een belangrijk onderdeel van het 'circadiaan ritme' van de plant. Dat circadiaan ritme is een biologisch klok die gestuurd wordt door de zon. Daarom noemt men het ook wel een 24-uursritme of een slaap-waakritme.

Biologen weten al langer dat veel organismen, zoals planten, mensen en zelfs kleine bacteriën allemaal interne circadiane klokken hebben - genen die hun cellen gesynchroniseerd houden met de 24-uurs cyclus van het leven op aarde. Deze genen reguleren cellulaire activiteiten op basis van het tijdstip van de dag. Onderzoekers hadden eerder aangetoond dat LHY een onderdeel is van de circadiane klok in andere bloeiende planten, maar in het onderhavige onderzoek hebben biologen voor het eerst een verband gelegd tussen LHY-activiteit en bloemengeur.

De onderzoekers ontdekten dat het petunia-LHY-gen 's ochtends het meest actief is, juist op het tegenovergestelde tijdstip van de dag wanneer de petunia zijn heerlijke geur afgeeft. Ze veronderstelden dat de ochtendactiviteit van LHY de productie van geurende chemicaliën zou kunnen onderdrukken. Toen ze de activiteit van LHY in hun laboratorium wisten te verlengen, lieten de petunia's hun geurige chemicaliën helemaal niet vrij.

Ze ontdekten zelfs hoe LHY de geur remt: het grijpt in op de activiteit van ODO1, een ander gen van de petunia dat de productie en afgifte van bloemengeuren bevordert[2] Door de ODO1-activiteit vroeg op de dag te onderdrukken, stopt LHY de aanmaak van bloemengeuren. Wanneer het LHY-gen later op de dag minder actief wordt, is ODO1 in staat om de productie van de geurige chemicaliën op te voeren, net op tijd voor de afgifte van die heerlijke, zwoele geur in een warme zomeravond.

Daarna creëerden de onderzoekers een petunia met een verminderde activiteit van het LHY-gen. Daardoor produceerden deze planten hun heerlijke geur vier tot acht uur eerder op de dag. Dat gepruts met genen zorgt er natuurlijk wel voor dat de insecten dan niet actief zijn en de plant zich minder goed zal kunnen voortplanten.

[1] Fenske et al: Circadian clock gene LATE ELONGATED HYPOCOTYL directly regulates the timing of floral scent emission in Petunia in PNAS – 2022. Zie hier.
[2] Verdonk et al: ODORANT1 regulates fragrance biosynthesis in petunia flowers in Plant Cell - 2005