Deze plantentumoren zijn het gevolg van een opmerkelijke bacterie

Beeld: Shutterstock

De bacterie trekt al jaren de aandacht van wetenschappers omwille van haar fascinerende levenswijze, en is een krachtig hulpmiddel voor de genetische modificatie van planten.

Agrobacterium leeft in de bodem, vooral rond de wortels van planten. Wanneer ze een plant infecteert, brengt ze een deel van haar genetische materiaal in de cellen van de plant. Hiervoor gebruikt Agrobacterium een bijzonder mechanisme. De bacterie maakt een soort moleculaire injectienaald (de ‘sekspilus’ genaamd) die ze in de cel van de plant prikt, waardoor de genen worden getransporteerd van de bacterie naar de cel van de plant. Vervolgens wordt dit vreemde DNA ingebouwd in de genetische code van de plant, wat leidt tot de groei van abnormale gezwellen, ofwel plantentumoren, die bekend staan als kroongallen. Deze gallen doen vervolgens dienst als leefomgeving en voedingsbron voor de bacteriën, omdat ze voedingsstoffen produceren voor de bacteriën.

Cruciale rol

Wetenschappers hebben ontrafeld dat de ‘bouwplannen’ voor de injectienaald en de genen die de bacterie transporteert naar de plant op een speciaal circulair stuk DNA, wat we het Ti-plasmide noemen (Ti voor tumor-inducerend), staan. Ze hebben dit benut voor biotechnologische doeleinden: het genetisch modificeren van planten met behulp van Agrobacterium. Deze doorbraak heeft geleid tot de creatie van nieuwe plantenvariëteiten met gewenste eigenschappen.

Zo heeft Agrobacterium bijvoorbeeld een cruciale rol gespeeld bij de ontwikkeling van planten met ingebouwde resistentie tegen plagen en ziekten, waardoor minder pesticiden nodig zijn. Door bijvoorbeeld genen te introduceren die coderen voor insectendodende eiwitten, hebben onderzoekers gewassen ontwikkeld die zelfstandig ongedierte kunnen afweren. Op dezelfde manier ontwikkelden wetenschappers ‘gouden rijst’: een genetisch gemodificeerde rijstvariant die betacaroteen produceert. Betacaroteen wordt in het lichaam omgezet in vitamine A en komt voornamelijk voor in groenten en fruit met een gele of oranje kleur. In ontwikkelingslanden waar het dieet voornamelijk uit rijst bestaat, komt vitamine A-tekort veelvuldig voor. Dit leidt onder meer tot een verhoogde kans op blindheid, wat voorkomen kan worden door gouden rijst te eten.

Maar de invloed van Agrobacterium reikt verder dan het plantenrijk. De bacterie werd ook al gebruikt om het DNA van schimmels en gisten te modificeren voor allerhande doeleinden, en het is zelfs aangetoond dat ze menselijke cellen kan modificeren in het lab. Het is een hulpmiddel om genetische processen beter te begrijpen en innovatieve behandelingen voor genetische aandoeningen te ontwikkelen.

Agrobacterium tumefaciens heeft zo een nieuw tijdperk in genetisch onderzoek ingeluid, lang voor er sprake was van andere methodes zoals CRISPR-Cas9 (zie microbe van de maand Escherichia coli). Door de mechanismen van genoverdracht te ontrafelen, bedenken wetenschappers voortdurend nieuwe manieren om organismen een nieuwe vorm te geven en dringende uitdagingen in de landbouw en de geneeskunde aan te pakken. Deze bacterie biedt ons een krachtig hulpmiddel om enkele van de meest dringende globale problemen verder te onderzoeken en op te lossen.