Morfologische afwijkingen in Pinus densiflora, Capsella bursa-pastoris en Arabidopsis thaliana na blootstelling aan gammastraling: Een analyse op moleculair niveau en optimalisatie van biochemische en microscopische technieken

In 2011 werd de wereld opgeschrikt door de kernramp in Fukushima, die werd veroorzaakt door een zeebeving, gevolgd door een tsunami. Door de ontploffingen van waterstofgas werd de omgeving gecontamineerd met radionucliden waaronder cesium-137. Dit heeft geleid tot nadelige effecten voor de plaatselijke vegetatie. Eén van de opvallende effecten van de ioniserende straling is de toename in morfologische afwijkingen in planten. In dit eindwerk wordt er meer onderzoek verricht naar deze morfologische afwijkingen door ze te bestuderen op moleculair niveau en door het optimaliseren van biochemische en microscopische technieken. Een reeds bestudeerde plant in dit verband is Pinus densiflora, of Japanse rode den. Veel van deze bomen vertonen een verlies van apicale dominantie in de gecontamineerde gebieden. Apicale dominantie is de eigenschap waarbij de boom één hoofdstam en kleinere zijtakken bezit. Er werden P. densiflora stalen genomen in de getroffen gebieden en een controlegebied van zowel normale, abnormale en herstelde bomen. In dit werk werd de genexpressie van verschillende genen betrokken in hormoonhuishouding, DNA-schade en oxidatieve stress gemeten met behulp van qPCR. Er werden echter weinig significante verschillen gevonden tussen de verschillende locaties en tussen de bomen met verschillende morfologie, wat mogelijk te wijten is aan de grote standaardfouten op de metingen. De grote standaardfouten zijn mogelijk te verklaren doordat de metingen gebeurden op veldstalen. Een andere mogelijke verklaring voor de grote standaardfouten was het gebrek aan goede huishoudgenen. Daarnaast werden in dit onderzoek Capsella bursa-pastoris planten gebruikt, aangezien ze ook voorkomen in het gecontamineerde gebied, en Arabidopsis thaliana planten, aangezien ze een modelorganisme voor plantenbiologie zijn en nauw verwant zijn aan C. bursa-pastoris. Nadat deze plantjes werden gekweekt in hydrocultuur werden de meristemen geoogst voor het bestuderen van de mitotische index onder de microscoop. De kleuringsprocessen hiervoor werden geoptimaliseerd in dit eindwerk. Met de gegevens die momenteel beschikbaar zijn, lijkt toluidineblauw de meest ideale werkwijze. De kleuringen waren echter niet diep genoeg waardoor er niet tot op chromosoomniveau gekeken kon worden. Kleuringen met Schiff’s reagens moeten nog verder getest worden met nieuw reagens. Vermits apicale dominantie door onder andere hormonen wordt gereguleerd (vb. cytokinine), was de laatste doelstelling van dit eindwerk om de meting van de cytokinine oxidase activiteit te optimaliseren. Dit werd gedaan op C. bursa-pastoris en A. thaliana rozetten met behulp van een 4-aminofenol assay. Het volume extractiebuffer en incubatietijd werd gevarieerd. Er werd geconcludeerd dat 1 uur incubatietijd voldoende was om de reactie te voltooien. Daarnaast bleek het gebruik van 0,5mL extractiebuffer voldoende om een hoge activiteit te verkrijgen. Om statistiek te kunnen uitvoeren is het echter nodig om verschillende biologische herhalingen uit te voeren. In verder onderzoek kan nog getest worden met een kortere incubatietijd en een hogere concentratie van IP (6-(γ,γ-Dimethylallylamino)purine) zodat een overmaat ontstaat om verschillen in enzymactiviteit te kunnen detecteren.