How soybeans get the most out of offered help

How soybeans get the most out of offered help

Plants have different strategies to deal with nutrient shortages. One of those is asking for microbial help. For example, in case of a phosphate shortage plants like to work with arbuscular mycorrhizal fungi.

By this symbiosis the fungi create so called arbuscules in root cells. There a single membrane is separating the fungi from the plant cells, something that makes it easier to exchange of nutrients. But as you can understand this is something that is tightly regulated.

There is for example only a symbiosis between fungi and plant when there is a shortage of nutrients. A group of genes that is involved in this as regulators of the SPX-genes. These block the symbiosis when they perceive that there is enough phosphate.

New role for SPX genes

Only, it turns out that these SPX genes do not have in all plants the exact same function. In legumes, that also initiate symbiosis with nitrogen fixing bacteria, another gene family has the symbiosis blocking function.

That is not to say that in legumes SPX gene do not have a role in the regulation of the symbiosis with arbuscular mycorrhizal fungi. In new research “GmSPX5 regulates arbuscular mycorrhizal colonization and phosphate acquisition through modifying transcription profile and microbiome in soybean” Chinese researchers show that SPX5 does have a role in regulating the symbiosis with arbuscular mycorrhizal fungi.

The Chinese researchers wondered if the SPX genes were active in soybeans during an arbuscular mycorrhizal symbiosis. To find out they check the activity of each of the 10 SPX genes of soybean. Finding that only SPX5 was active during the symbiosis. This was not only at the location in the root where the fungi forms arbuscules. But also, although to a slightly lesser extent, in the rest of the plants.

Communicating with microbes

Subsequently the researchers studied the effect of active SPX5 on the rest of the genes. They found that SPX5 increases the biosynthesis of flavonoids and jasmonic acid. Both of which are involved in the communication between fungi and plants.

In addition, the researchers also studied the effects of SPX5 on the rest of the plant microbiome. Finding that when SPX5 is active, plants attract more microbes that stimulate the growth of plants, but the plants also attracting bacteria that help the fungi with the release of nutrients from the soil.

Although more research is needed to find out how exactly this all works. It appears that SPX5 in legumes has a more symbiosis stimulating role. As if it wants to get as much out of the symbiosis as possible.

Literature

Yang, X., Li, Y., Wang, T., Li, Z., Zhuang, Q., Liang, C., Wang, X. and Tian, J. (2025), GmSPX5 regulates arbuscular mycorrhizal colonization and phosphate acquisition through modifying transcription profile and microbiome in soybean. Plant J, 124: e70511. https://doi.org/10.1111/tpj.70511

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

Hoe sojabonen het meest uit geboden hulp halen

Hoe sojabonen het meest uit geboden hulp halen

Planten hebben verschillende strategieën om om te gaan met een tekort aan voedingstoffen, een daarvan is het inschakelen van microbiële hulp. Zo gaan planten bij een fosfaat te kort graag de samenwerking aan met arbuscular mycorrhizal schimmels.

Bij deze symbiose leggen de schimmels zogenaamde arbusculen aan in wortelcellen. Daar scheidt enkel een membraan de schimmel van de plantencel, wat uitwisseling van voedingstoffen vergemakkelijkt.  Zoals je kan begrijpen is dit iets dat heel precies geregeld is.

Zo komt er bijvoorbeeld alleen een samenwerking tussen de schimmel en de plant als er een tekort aan voedingstoffen is. Een groep genen die betrokken zijn als regulators van dit proces zijn de SPX-genen. Deze blokkeren de samenwerking wanneer ze genoeg fosfaat waarnemen.

New rol SPX genen

Alleen het blijkt dat SPX genen niet in alle planten deze precieze functie hebben. In vlinderbloemige, die ook een samenwerking aan gaan met stikstof fixerende bacteriën heeft een andere gen familie de rol van samenwerking blokkerende regulator.

Toch betekend dat niet dat in vlinderbloemige planten SPX-genen geen rol spelen in de regulatie van de samenwerking met arbuscular mycorrhizal schimmels. In een new onderzoek “GmSPX5 regulates arbuscular mycorrhizal colonization and phosphate acquisition through modifying transcription profile and microbiome in soybean” laten Chinese onderzoekers zien dat SPX5 daar weldegelijk een rol in heeft.

De Chinese onderzoekers waren benieuwd of SPX genen actief waren in sojabonen tijdens de symbiose met arbuscular mycorrhizal schimmels. Om dat te achterhalen gingen de onderzoekers dit na voor elk van de 10 SPX genen die sojabonen rijk zijn. Daarbij zagen ze dat alleen SPX5 actief was tijdens de symbiose. Dit was niet alleen op de plek in de wortel waar de schimmel arbusculen vormt. Maar ook, zij het in een iets mindere mate, ook in de rest van de plant.

Communicatie met microben

Vervolgens bestudeerde de onderzoekers wat het effect van de geactiveerde SPX5 op de rest van de genen was. Hierbij vonden de onderzoekers dat SPX5 de biosynthese van flavonoïde en jasmijnzuur verhoogde. Beide zijn betrokken bij de communicatie tussen de schimmel en de plant.

De onderzoekers bestudeerde ook wat het effect van SPX5 was op de rest van de microbioom samenstelling van sojabonen. Hierbij vonden de onderzoekers dat wanneer SPX5 actief is planten meer microben aantrekken die de groei van planten kunnen stimuleren. Maar niet alleen dat, de planten trokken ook bacteriën aan die samenwerken met de schimmels om meer voedingstoffen uit de bodem vrij te maken.

Al is er meer onderzoek nodig om te begrijpen hoe dit precies te werk gaat. Lijkt het er in eerste instantie erop dat SPX5 in vlinderbloemige een meer samenwerking stimulerende rol heeft. Alsof het zo veel als mogelijk uit de symbiose wil halen.

Literatuur

Yang, X., Li, Y., Wang, T., Li, Z., Zhuang, Q., Liang, C., Wang, X. and Tian, J. (2025), GmSPX5 regulates arbuscular mycorrhizal colonization and phosphate acquisition through modifying transcription profile and microbiome in soybean. Plant J, 124: e70511. https://doi.org/10.1111/tpj.70511

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.

The influence of CO2 on acorns

The influence of CO2 on acorns

Plants grow better if they receive more CO2, aren’t they? In first instance this appears to be the case. Plants get bigger and are also producing more and bigger seeds. But if that is good news for everyone, that is something that remains to be seen.

Who is looking further than appearances sees that more happens than only growing bigger. Seeds and fruits from annual plants, like lots of our crops, who grow with extra CO2 contain less minerals. They also contained less proteins. And that is a problem, because we and other eaters de need those minerals and proteins.

There are lots of questions related to how and why the amount of protein and minerals in seeds and fruits is lower when there is more CO2 available. Is it because the plants are not taking up enough minerals compared to the amount of CO2 they transform into sugars? Or is it because the metabolism of the plant changes when there are more sugars available? All questions that are waiting for an answer.

Bigger acorns

A new study tries to answer then, but also on the question how extra CO2 influences perennial plants like trees. The study published as “Elevated atmospheric CO2-induced reprogramming leads to decreased seed protein and nutritional quality in forest trees” looks specifically at the composition of acorns.

For the study 180 year old oaks grew for 8 years in an environment with an increased CO2 concentration. During these times the acorns of the oaks produced were bigger than those of also 180 year oaks that were growing with ambient CO2 concentrations.

During the last two years the researchers collected the acorns for further study. While doing this they paid attention to that the acorns they collected form both groups of trees were of the same size. The first thing the researchers did was checking if there was a difference in germination rate. This appeared not to be the case under the tested condition.

Subsequently the researchers studied the contents of the acorns. The amount of minerals they contained, the amount of protein, and which proteins were present. Also, which other metabolites were present and which genes were active was studied.

Less nutritious

For the minerals present the researchers did not see any difference. But they did notice that in acorns that grew on trees grown under elevated CO2 levels there were more metabolites present that bind minerals. The consequence of this is that some minerals were present but less available for use by those who eat the acorns. The acorns of trees that grew under elevated CO2 levels also had less proteins.

While studying the proteins and genes that are active in the acorns two things got the researchers attention. The first is that in acorns from trees grown under elevated CO2 levels there were less proteins and genes active that are involved in the production of amino acids. Secondly, it appears that those oaks make more sugars and specialised metabolites.

A higher CO2 concentration is thus not only results in that trees grow better, they also reorganize their metabolism. This has as a consequence that they put more energy into the storage of sugars and their defence. The cost of this is the nutritional value of the acorns. The acorns themselves although, appear not to be negatively impacted, they still germinate without problems.

Literature

Barbara Karpinska, Rosa Sanchez-Lucas, Andrew Plackett, A Rob MacKenzie, Christine Helen Foyer, Elevated atmospheric CO2-induced reprogramming leads to decreased seed protein and nutritional quality in forest trees, Plant Physiology, 2025;, kiaf463, https://doi.org/10.1093/plphys/kiaf463

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 invloed van CO2 op eikels

De invloed van CO2 op eikels

Met meer CO2 groeien planten beter, toch? Op het eerste gezicht lijkt het er wel op. Planten worden groten en blijken ook nog eens meer en of grotere zaden te produceren. Maar of dat voor iedereen goed nieuws is, dat valt nog te bezien.

Wie verder kijkt dan de uiterlijke kenmerken ziet dat er meer gebeurt dan alleen groter groeien. Zaden en fruit van eenjarige planten, zoals veel van onze gewassen, die met extra CO2 groeien bevatte minder mineralen. Ook zaten er minder eiwitten in deze met extra CO2 geproduceerde zaden en fruit. En dat is een probleem, want die mineralen en eiwitten hebben wij en andere eters wel nodig.

Er zijn nog veel vragen met betrekking hoe en waarom de hoeveelheid eiwitten en mineralen in zaden en fruit lager is als er meer CO2 beschikbaar is. Is dat omdat de planten niet genoeg mineralen opnemen ten opzichte van de hoeveelheid CO2 die ze omzetten in suikers? Of omdat het metabolisme van de plant veranderd als er meer suikers beschikbaar zijn? Allemaal vragen die nog wachten op antwoord.

Grotere eikels

Een nieuwe studie probeert daar antwoord op te geven, maar ook op de vraag hoe extra CO2 uitpakt voor meerjarige planten zoals bomen. De studie gepubliceerd als “Elevated atmospheric CO2-induced reprogramming leads to decreased seed protein and nutritional quality in forest trees” kijkt specifiek naar de samenstelling van eikels.

Voor de studie groeide de inmiddels 180 jaar oude eiken voor 8 jaar in een omgeving met een verhoogde CO2 concentratie. Gedurende deze tijd waren de eikels die de eiken produceren groter dan die van eveneens 180 jaar oude eiken die onder gewone CO2 concentraties groeide.

Gedurende de laatste twee jaar verzamelde de onderzoekers de eikels voor verdere bestudering. Hierbij lette ze erop dat de eikels die ze uitkozen van beide groepen bomen even groot waren. Het eerste wat de onderzoekers testte was of er verschil zat tussen de ontkieming van de eikels. Dat bleek onder de geteste omstandigheden niet het geval te zijn.

Vervolgens bestudeerde de onderzoekers de inhoud van de eikels. Hoeveel mineralen ze bevatten, de hoeveelheid eiwitten, en welke eiwitten er aanwezig waren, maar ook andere aanwezige stoffen en welke gene actief zijn werden bestudeerd.

Minder voedzaam

Qua mineralen zagen de onderzoekers geen verschil. Maar daarnaast zagen ze wel dat een van de stoffen die mineralen aan zich bindt meer aanwezig was in de eikels van bomen die met extra CO2 groeide. Dit zorgt ervoor dat sommige mineralen al zijn ze wel aanwezig, niet voor eters van de eikels beschikbaar zijn. Ook hadden de eikels van bomen die met extra CO2 groeide minder eiwitten.

Bij bestudering van de eiwitten en genen die actief zijn in de eikels vielen twee dingen op. Het eerste was dat er in eikels van bomen die extra CO2 tot hun beschikking hadden minder eiwitten en genen actief waren die aminozuren produceren. Ten tweede lijkt het erop dat deze eiken meer suikers en gespecialiseerde metabolieten maken.

Een hogere CO2 concentratie zorgt er dus niet alleen voor dat bomen beter groeien, maar ze gooien ook hun metabolisme om. Dit heeft als gevolg dat ze meer energie steken in het opslaan van suikers en hun verdediging. Dit gaat te kosten van de voedzaamheid van de eikels. Al lijken de eikels zelf daar geen nadelen van te ondervinden, ze ontkiemen nog steeds zonder problemen.

Literatuur

Barbara Karpinska, Rosa Sanchez-Lucas, Andrew Plackett, A Rob MacKenzie, Christine Helen Foyer, Elevated atmospheric CO2-induced reprogramming leads to decreased seed protein and nutritional quality in forest trees, Plant Physiology, 2025;, kiaf463, https://doi.org/10.1093/plphys/kiaf463

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.