De stekels van planten hebben dezelfde genetische oorsprong

In de ruim 400 miljoen jaar lange bestaansgeschiedenis van planten zijn ze minstens 28 keer onafhankelijk van elkaar ontstaan: stekels. Een voorbeeld van convergente evolutie, waarbij heel uiteenlopende, niet-verwante soorten dezelfde eigenschappen ontwikkelen. Maar achter die wijdverspreide evolutie gaat een verrassend eenvormige genetische gereedschapskist schuil, schrijft een internationaal team van plantenwetenschappers in Science. Met die ontdekking wordt het voortaan een stuk makkelijker om planten van eventuele ongewenste stekels te ontdoen.

Every rose has its thorn, zong de Amerikaanse glamrockband Poison eind jaren tachtig al. Maar daarmee sloegen ze in botanisch opzicht de plank mis. Want eigenlijk hebben rozen geen échte doorns, maar stekels. Een stekel (‘prickle’ in het Engels) is een scherpe vergroeiing van de opperhuid van de plant, terwijl in een doorn vaatweefsel aanwezig is. Cactusstekels (‘spines’) hebben ook vaatweefsel in zich, maar hebben in tegenstelling tot de meeste doorns eerder meer gemeen met puntig opgerolde bladeren dan met houtige takachtige uitsteeksels. Ook vanuit de plantenveredeling gezien hadden de glamrockers van Poison overigens ongelijk. Tegenwoordig bestaan er immers ook allerlei doornloze rozensoorten: cultivars die zijn ontstaan door uitgebreide teelt.

Juist die stekelloosheid fascineert de auteurs van het Science-artikel. Niet alleen rozen maar ook diverse planten van het geslacht Solanum, waartoe onder andere de tomaat, de aardappel en de aubergine behoren, hebben in het verleden hun stekels verloren – al dan niet door menselijk toedoen. Hoog tijd om te achterhalen wat die verdwijning veroorzaakt, vonden de plantenwetenschappers. Zou het niet kunnen dat al die niet-verwante soorten misschien op dezelfde wijze hun stekels verwerven en kwijtraken?

Wilde tegenhanger

Om dat te onderzoeken richtten ze zich in eerste instantie op twee soorten: de aubergine (Solanum melongena) en zijn wilde, stekelige tegenhanger (Solanum insanum). Op basis daarvan ontdekten ze dat de stekelloosheid ontstaat door mutaties in één specifiek gen, PRICKLESSNESS gedoopt, dat betrokken is bij de vorming van celdelingshormoon cytokinine. Vervolgens keken ze naar andere Solanum-soorten, en ontdekten dat PRICKLESSNESS-mutaties in zeker zestien gevallen verantwoordelijk waren voor de afwezigheid van stekels. Ook in rozen blijkt het gen aanwezig, en is eenzelfde mutatie eveneens verantwoordelijk voor de stekelloze cultivars. Die overeenkomsten zijn des te indrukwekkender als je bedenkt dat rozen en Solanum-soorten zich al ruim 150 miljoen jaar geleden van elkaar afsplitsten in de evolutionaire stamboom. Desondanks hanteren ze op het gebied van stekels dus hetzelfde genetische gereedschap.

Tot slot besloten de plantenwetenschappers om met behulp van de genetische crispr-cas9-techniek stekelige soorten als de Australische ‘woestijnrozijn’ (Solanum cleistogamum) van stekels te ontdoen, zonder daarmee de smaak of het uiterlijk van de vruchten te veranderen. Dat biedt perspectieven, benadrukt graanonderzoeker Elizabeth Kellogg in een begeleidend achtergrondstuk bij het Science-artikel: desgewenst kunnen allerlei Solanum-gewassen én sierlijke tuinrozen voortaan als gladde cultivars worden gekweekt. De vraag is natuurlijk in hoeverre mensen dat ook echt willen. Want wat is een roos zonder wat prikgevaar nu helemaal? Niet voor niets citeert Kellogg de Britse schrijfster Anne Brontë: ‘…he that dares not grasp the thorn / should never crave the rose’.