Maïskorrels staan
er gekleurd op
Van onze wetenschapsredactie
Plantenzaden zitten boordevol reservevoedsel, bedoeld voor de volgende generatie van de plant. De mens kan veel van die stoffen goed gebruiken en oogst de zaden om er eiwitten, vetten of zetmeel uit te halen. Sommige zaden bestaan wel voor 80 procent van hun gewicht uit suikers, zoals het zaad van de tamarinde.
Een groep Wageningse onderzoekers heeft recent een methode bedacht om het proces van de vulling van de zaden letterlijk
in beeld te brengen. De suikers die de plant in de bladeren maakt, gaan via de navelstreng naar de zaden en worden daar verwerkt tot zetmeel of, afhankelijk van het type zaad, vetten of eiwitten. Dr. ir. Peter Wittich gebruikte twee planten voor zijn onderzoek: maïs, waarvan de korrels vooral zetmeel bevatten, en Gasteria, een vetplant die vooral vet en eiwit in de zaden opslaat.
Bij de verwerking van de suikers in de zaden spelen twee enzymen een belangrijke rol: sucrose-synthase en invertase. Deze speciale eiwitten, die de chemische splitsing van suiker vergemakkelijken, zijn belangrijk omdat ze bepalen hoe sterk het zaad de suikers aanzuigt vanuit de bladeren. De 'zuigkracht' van het zaad wordt bepaald door de hoeveelheid enzymen en de snelheid waarmee ze de suikers omzetten.
Het meten van de activiteit van deze enzymen is relatief eenvoudig: prak een paar stukjes maïskorrel fijn, voeg een aantal chemicaliën toe, en meet de kleur die door de reactie ontstaat. Het nadeel van zo'n bepaling is dat de onderzoeker nu niet weet waar het enzym zich in het zaad bevindt. Daarvoor bestaan andere technieken, maar die tonen alleen de aanwezigheid van een enzym en niet de activiteit.
Wittich besloot om de kleurreactie direct op de maïskorrel uit te voeren. Hij sneed de korrel in plakjes van 1 millimeter dik en behandelde zo'n plak met formaldehyde, om alle aanwezige enzymen 'vast te plakken' in de cellen van het zaad. Daarna legde hij de plak in water, om allerlei makkelijk oplosbare stofjes die de reactie zouden storen, weg te spoelen. Ten slotte voegde hij een aangepaste mix van chemicaliën toe voor de enzymmeting. Het lukte: de plak van de maïskorrel kleurde blauw op de plaatsen waar het enzym actief was.
Veredeling
Met deze eenvoudige bepaling bleek het mogelijk om precies te bepalen welke cellen bezig zijn met de aanmaak van zetmeel. Door een aantal korrels van verschillende leeftijd te vergelijken, slaagde Wittich erin de verdeling van suiker tijdens de groei van het zaad in kaart te brengen. „Plantenveredelaars kunnen die informatie gebruiken bij het zoeken naar betere rassen”, verwacht hij.
De truc die Wittich toepaste, was al bekend voor het enzym invertase maar niet voor sucrose-synthase. Voor de meting van dat laatste enzym zijn veel meer tussenstappen nodig, waarbij drie andere enzymen betrokken zijn. „Maar juist door die nieuwe opzet is de procedure eenvoudig aan te passen voor andere enzymen waarin we geïnteresseerd zijn. Bovendien blijkt de techniek geschikt voor allerlei soorten plantenweefsels”, zegt Wittich. Zijn collega-onderzoekers gebruiken de methode inmiddels met succes voor enzymen die zetmeel maken in jonge aardappelknollen.
Wittich verdedigde vanmiddag zijn proefschrift aan de Landbouwuniversiteit Wageningen. In het juli-nummer van het Journal of Experimental Botany verschijnt een beschrijving van de techniek. Foto's van twee plakjes maïskorrel sieren dan de omslag van het tijdschrift.
