A wild inheritance

A wild inheritance

Beneficial microbes can help the plant with the uptake of the available nutrients. But modern crops where mostly bred to optimise above ground traits, completely overlooking, and potentially ignorant, of the below ground interactions with microbes. When using fertiliser and pesticides this neglect of below ground interactions was compensated. But now, when farmers like to reduce their use of fertilisers and pesticides the question raises how to stimulate those beneficial plant-microbial interactions.

Most of the nutrients in the soil are locked in a form plants can’t use. But microbes can. They process the available nutrients into a form that plants can take up and use. However, for the plant to benefit from this the microbes need to be close by for the plant. And most crops have lost the ability to cultivate their microbial helpers. Now a new study asked if for rice is possible to regain this ability from their wild relatives.

First thing they did was crossing wild rice with domesticated rice. Then the researchers grew the offspring and parents in rice paddies and analysed if the offspring had inherited the ability to attract the some of the same microbiome as its wild parent did. Finding the offspring did indeed. They also could find some regions in the rice genome that appeared to be correlated with this inherited ability.

Attracting a core microbiome

Then researchers repeated the field experiment with 265 domesticated rice varieties and 117 wild rice varieties. Again, finding regions in the rice genome that appeared to be correlated with the ability to attract beneficial microbes.

These field studies showed that with the same microbes available the wild rice plants attracted a core microbiome that helped them to use the available nutrients more efficiently, while the domesticated rice did not, or to a lesser extent. Showing that it was not the availability of the microbes, but the ability to see and use them that was preventing the domesticated rice plants of using those available microbes.

Next up the researchers zoomed in on one of the genetic regions that was correlated with attracting beneficial microbes. A receptor-like kinase gene, called OsRLK that appeared to be correlated with the attraction of Acinetobacter, a bacterium that in turn is correlated with better nitrogen use by the plant.

Getting a bit wild

To check if wild rice OsRLK can indeed attract Acinetobacter and obtain more nitrogen the researchers created plants that produced more of the wild rice OsRLK. Wild rice and domesticated rice with wild rice OsRLK had higher nitrogen levels that domesticated rice without wild rice OsRLK when grown with Acinetobacter. Grown without Acinetobacter there was no difference. Suggesting that wild rice OsRLK was indeed contributing to attracting Acinetobacter, and better nitrogen use efficiency.

Lastly the researchers checked the variations found in the gene sequence of OsRLK. Finding that, although there was lots of differences between the wild rice OsRLK and those found in domesticated rice, there where only three versions of OsRLK of which one contributed to better nitrogen use efficiency.

So just restoring the soil microbiome isn’t enough to restore the beneficial interactions between crops and microbes. This study showed that crops that are so to say blind and ignorant of how to use the available microbe populations won’t do better. The study also showed that the ability for crops to use the available beneficial microbes can be inherited from their wild relatives. Giving a way in for breeders to relearn crops how to see and use beneficial microbes.

Literature

Chang, J., Wang, D., Yao, Z. et al. Wild rice locus enables microbiome re-domestication for enhanced nitrogen-use efficiency. Nat Microbiol (2026). https://doi.org/10.1038/s41564-026-02498-x

Thanks for reading.
If you like what you read, support me with on of the following actions

🍵 Buy me a tea

Follow me on LinkedIn or BlueSky
Share it with a friend or co-worker
Singing up to my newsletter so my next blog lands directly in your inbox

Een wilde erfenis

Een wilde erfenis

Nuttige microbe kunnen de plant helpen om de beschikbare microben te gebruiken. Maar moderne gewassen zijn voornamelijk veredeld op het oog van bovengrondse kenmerken, totaal voorbijgaand aan, en misschien onwetend van, de interacties met microben onder de grond. Gebruik van kunstmest en pesticides compenseerde die interacties, maar nu boeren hun kunstmest en pesticiden gebruik willen verlagen komt de vraag hoe kunnen we die nuttige plant-microben interacties stimuleren.

De meeste van de voedingstoffen in de grond komen voor in een vorm die planten niet kunnen gebruiken. Maar microben wel. Zij kunnen de beschikbare voedingstoffen omzetten in een vorm die planten kunnen opnemen en gebruiken. Om daar gebruik van te maken moeten de microben zich dan wel dicht bij de plant bevinden. En de meeste gewassen hebben de mogelijkheid verloren om hun microbiële helpers te kunnen cultiveren. Nu vroeg een nieuwe studie zich af of het mogelijk is voor rijst om deze mogelijkheid te erven van hun wilde verwanten.

Het eerste dat de onderzoekers deden was het kruisen van wilde rijst met gedomesticeerde rijst. Vervolgens groeide de onderzoekers de nakomelingen samen met hun ouders in rijst velden. En analyseerde ze of de nakomelingen de mogelijkheid geërfd hadden om een deel van dezelfde microbioom aan te trekken als hun wilde ouder. Waarbij ze vonden dat de nakomelingen dat inderdaad hadden. Ook vonden ze een aantal plekken in het genoom waar een correlatie mee leek te zijn met deze geërfde mogelijkheid.

Een core microbioom aantrekken

Vervolgens herhaalde de onderzoekers dit veldexperiment met 265 gedomesticeerde rijst varianten en 117 wilde rijst varianten. Waarbij ze wederom plekken op het rijst genoom vonden die correlatie lieten zien met het aantrekken van nuttige microben.

Deze veldstudies lieten zien dat met dezelfde beschikbaarheid aan microben wilde rijst planten een core microbioom aantrekken dat hun hielp om de beschikbare voedingstoffen efficiënter te gebruiken, terwijl gedomesticeerde rijst dit niet of in veel mindere mate deden. Dit laat zien dat het is niet de beschikbaarheid van de microben maar de mogelijkheid om die microben te zien en gebruiken dat gedomesticeerde rijst planten verhindert de beschikbare microben te gebruiken.

Vervolgens zoomde de onderzoekers in op een van de plekken op het genoom dat gecorreleerd was met het aantrekken van nuttige microben. Een receptor-like kinase genaamd OsRLK dat een correlatie liet zien voor het aantrekken van Acinetobacter, een bacterie dat weer gecorreleerd is met efficiënter stikstof gebruik.

Een beetje wild worden

Om na te gaan of wilde rijst OsRLK inderdaad Acinetobacter aantrekt en meer stikstof opneemt creëerde de onderzoekers planten die meer van de wilde rijst OsRLK produceerde. Groeiend met Acinetobacter hadden wilde rijst en gedomesticeerde rijst met wilde rijst OsRLK meer stikstof dan gedomesticeerde rijst zonder wilde OsRLK. Groeiend zonder Acinetobacter was er geen verschil. Dit suggereerd dat wilde rijst OsRLK inderdaad bijdraagt aan het aantrekken van Acinetobacter, en een efficiënter stikstof gebruik.

Als laatste gingen de onderzoekers na hoeveel variatie er was in de sequentie van het OsRLK gen. Hierbij zagen ze dat ook al waren er veel verschillen tussen wilde rijst OsRLK en die in de gedomesticeerde rijst, er maar drie verschillende versies van OsRLK waren, waarvan een bijdraagt aan een efficiënter stikstof gebruik.

Dus alleen het herstellen van het microbioom in de grond is niet genoeg om de nuttige interacties tussen gewassen en microben te herstellen. Deze studie laat zien dat gewassen die zogezegd blind en onwetend zijn in hoe de beschikbare microben populaties te gebruiken het niet beter doen. Deze studie laat ook zien dat gewassen de mogelijkheid om deze nuttige microben te gebruiken kunnen erven van hun wilde verwanten. Wat veredelaars een manier geeft om gewassen te leren om nuttige microben te zien en gebruiken.

Literatuur

Chang, J., Wang, D., Yao, Z. et al. Wild rice locus enables microbiome re-domestication for enhanced nitrogen-use efficiency. Nat Microbiol (2026). https://doi.org/10.1038/s41564-026-02498-x

Bedankt voor het lezen
Vond je het interessant, overweeg dan een van de volgende acties

🍵 Buy me a tea

Volg me op LinkedIn of BlueSky
Stuur het door aan een vriend of collega
Abonnneer je op m’n nieuwsletter zodat de volgende automatisch in je inbox verschijnt.

Feeling the wound

Feeling the wound

Roots are just as likely to be damaged by hungry insects as the rest of the plant. But while lots is known about how plants respond to above ground damage, below ground this is still in the dark. A group of international researchers set out to find out more.

Wound response can be roughly divided into two parts. The immediate defence response at the wound site and systemic responses that tell cells and tissues further from the wound site what is going on. This latest study on wound response in roots is about that second type of wound response.

So how is that systemic response happening in above ground tissue. There are electrical and calcium signals that are quickly telling other leaves that there is for example a caterpillar nibbling on a leaf. Previous studies were able to show that these signals move like a passing wave from the wound site through all the above ground parts of the plant.

Reduced reach

When the researchers of this current study looked at electrical and calcium signals moving through the roots after wounding, they found that they travelled less far than what was previously observed for above ground tissue. In above ground tissue the signal travelled centimetres, while in roots the signal only managed a couple of millimetres.

When wounding one lateral root, other lateral roots were notified, but the farther away the lateral root from the wound, the weaker the signal. A bigger wound though, caused a bigger signal.

The researchers assume that plants restrict the distance of their wound signalling in roots because of insects that cause damage to roots have to travel through dense soil to reach farther away located roots. So, those insects are less likely to damage those farther away tissues.

Detecting the wound

Electrical and calcium signals are initiated only after detection of the wound. Plants detect wound through detecting its debris. Part of this debris are the molecules glutamate, ATP and H2O2.

When the researchers applied either of those molecules to the roots, they noticed an electric signal traveling through nearby root tissue. However, only glutamate could make the electric signal travel to farther away root tissue. Suggesting that it is glutamate detection that initiates the electric signal

The researchers were still a bit puzzled about what could enable the electric signal to travel that fast. Realising that plants are good at detecting pressure differences and that pressure waves could travel fast, they decided to test if this was the cause.

Bubbles in cells

To test this, they used a cool technique that allowed them to create minuscule bubbles within root cells. Now the size of these bubbles depends on the pressure inside the cell, less pressure means bigger bubbles. So, by measuring the changes in bubble size the researchers had a way of detecting pressure changes within cells.

In undamaged roots the size of those minuscule bubbles did not change, but a wound in a neighbouring lateral root did. That increased the size of the bubbles, suggesting a drop in pressure.

Lastly the researchers wanted to know how the plant detected these cell pressure changes. Plants have multiple mechanosensitive ion channels that can do the job. The researchers tested two of them. Both could translate the sensed drop in pressure into an electrical signal. Neither it turned out where needed for the local signal. But one of them, MCA1, was required for the electrical signal to travel farther away from the wound site.

So, what do we know now about how plant roots respond to wounding. Firstly, they do tell neighbouring roots about the wound, but only those in close vicinity. The signal responsible for the warning likely comes from the glutamate that neighbouring cells detect in the wound debris. The signal then travels via a combination of a reduction of cellular pressure and an electrical signal through the root.

Literature

Angel Baudon et al., MCA1 mechanosensitive channels enable fast communication of wound signals between lateral roots. Sci. Adv.12, eaef2202 (2026). https://doi.org/10.1126/sciadv.aef2202

Thanks for reading.
If you like what you read, support me with on of the following actions

🍵 Buy me a tea

Follow me on LinkedIn or BlueSky
Share it with a friend or co-worker
Singing up to my newsletter so my next blog lands directly in your inbox

De wond voelen

De wond voelen

Wortels hebben net zoveel kans on gewond te raken door hongerige insecten als de rest van de plant. Maar terwijl er veel bekend is over hoe planten boven de grond reageren op schade, onder de grond is dit nog steeds onbekend. Een groep van internationale onderzoekers besloot om meer uit te vinden.

De reactie op een wond kan grof weg in twee delen worden opgesplitst. De directe verdedigingsreactie bij de wond, en een systemische reactie die de cellen en weefsels verder van de wond vandaan inlicht wat er gaande is. Deze nieuwe studie naar de reactie op beschadiging in wortels richt zich op dat tweede type reactie.

Maar wat weten we over hoe die reactie in het bovengrondse weefsel gaat. Daar vertellen een elektrisch en calcium signaal snel aan de andere bladeren dat er bijvoorbeeld een rups aan een blad zit te knagen. Eerder studies hebben laten ziend dat deze signalen als een golf van de wond locatie door de boven de grond gelegen delen van de plant reizen.

Verminderd bereik

Toen de onderzoekers van de huidige studie keken naar de elektrische en calcium signalen die zich na verwonding door de wortel verplaatsen, viel het op dat die minder ver reisde dan eerder was gezien voor de boven de grond gelegen delen van de plant. Boven de grond reisde het signaal centimeters, terwijl het signaal in de wortels maar een aantal millimeters ver kwam.

Bij verwonding van een zijwortel worden andere zijwortels op de hoogde gesteld, maar hoe verder van de wond locatie gelegen hoe zwakker het signaal. Ook merkte de onderzoekers op dat een grotere wond een sterker signaal veroorzaakte.

De onderzoekers gaan er van uit dat planten de afstand dat het verwondingssignaal in wortels aflegt beperken omdat insecten zich door de dichte grond moeten worstelen om verder weg gelegen wortels te bereiken. Dus die insecten zijn waarschijnlijk minder geneigd die verder weggelegen wortels te beschadigen.

De wond waarnemen

Elektrische en calcium signalen komen pas op gang na de detectie van de wond. Planten nemen de wond waar via de overblijfselen. Onderdeel van deze resten zijn de moleculen glutamine, ATP en H2O2.

Toen de onderzoekers elk van deze moleculen aan de wortels gaf zagen ze een elektrisch signaal in naastgelegen wortelcellen. Maar alleen glutamine kon het elektrische signaal ook naar verder gelegen delen van de wortel laten reizen.

De onderzoekers zaten nog steeds met de vraag wat het elektrische signaal zo snel deed reizen. De realisatie dat planten goed zijn in het waarnemen van drukverschillen en dat deze drukgolven snel konden reizen zorgde ervoor dat de onderzoekers besloten om dit te testen.

Bubbels in cellen

Hiervoor gebruikte de onderzoekers een coole techniek die het mogelijk maakte om minuscule bubbels in cellen te creëren. Nu is het zo dat de grote van deze bubbels afhangt van de druk in de cel, minder druk betekend grotere bubbels. Dus door veranderingen in bubbel grote te meten hadden de onderzoekers een manier om drukverschil in cellen te meten.

In niet beschadigde wortels bleef de grote van die minuscule bubbels even groot. Maar een wond in een naburige zijwortel zorgde voor een groei in bubbel grote, wat een vermindering van druk suggereerde.

Als laatste wilde de onderzoekers weten hoe de plant deze drukverschillen in de cel waarnam. Planten hebben verschillende mechanosensitieve ionen kanalen die dit zouden kunnen. De onderzoekers testte er twee. Beide konden een waargenomen drukverschil omzetten in een elektrisch signaal. Maar geen van beide bleken nodig voor het lokale signaal. Maar een van de twee, MCA1, was nodig om het elektrische signaal verder weg van de wond te laten reizen.

Zo, wat weten we nu over hoe plantenwortels op verwonding reageren. Als eerste, vertellen ze buurwortels over de wond, maar alleen die dichtbij zijn. Het signaal verantwoordelijk voor de waarschuwing komt waarschijnlijk van de glutamine die buurcellen waarnemen. Dit signaal reist dan via een combinatie van cellulaire druk verlaging en elektrisch signaal door de wortel.

Literatuur

Angel Baudon et al., MCA1 mechanosensitive channels enable fast communication of wound signals between lateral roots. Sci. Adv.12, eaef2202 (2026). https://doi.org/10.1126/sciadv.aef2202

Bedankt voor het lezen
Vond je het interessant, overweeg dan een van de volgende acties

🍵 Buy me a tea

Volg me op LinkedIn of BlueSky
Stuur het door aan een vriend of collega
Abonnneer je op m’n nieuwsletter zodat de volgende automatisch in je inbox verschijnt.