Recognising salt

Recognising salt

Salty soil and salty water are fatal to plants. It pushes them out of balance. To avoid this damage, plants have a salt-action plan. They turn on genes that help dealing with too much salt in a plant. They adjust their growth, avoiding the salty ground. But plants need salt as well, in small doses. They can’t completely shut it out. So how do they recognise when there is too much salt?

To find out Dutch researchers turned to the cell wall. Asking the question: does it change when there is too much salt? The cell wall consists of long chains of cellulose hold together by pectin. Together they make a strong but flexible cell wall. Analysing this, the researchers noticed that when roots are in salty water, the structure of pectin changes.

This discovery appears to be at the start of the uncovering of an elegant system

Pectin methyl esterase is the enzyme responsible for the structure change of pectin. It removes a methyl group. When there is lots of salt this enzyme works harder. It removes more methyl groups. Calcium in contrast is slowing this enzyme down. If there is enough calcium, it can cancel the promoting effect of salt. The interesting part is, the researchers not only observed this for the enzyme speed, but also for some other salt responses. Such as the turning on of salt-action genes. These are only turned on in response to salt, but only when there is not enough calcium present.

How the cell exactly notices the changes in the cell wall is not clear yet. A group of cell wall sensors are the most likely candidates. Plants in which these cell wall sensors don’t work are more sensitive to salt. Suggesting that these cell wall sensors prevent a reaction to salt, unless they notice a change in the cell wall that indicates that there is too much salt is present.

This discovery appears to be at the start of the uncovering of an elegant system. With it, the plant can react on cell as well as organ level when there is too much salt. It can make sure the plant stays in balance.

Literature

Nora Gigli-Bisceglia, Eva van Zelm, Wenying Huo, Jasper Lamers, Christa Testerink; Arabidopsis root responses to salinity depend on pectin modification and cell wall sensing. Development 15 June 2022; 149 (12): dev200363. doi: https://doi.org/10.1242/dev.200363

Herkennen van zout

Herkennen van zout

Een zoute grond en zout water zijn fataal voor planten. Het brengt ze uit balans. Om dit te voorkomen hebben planten een zout-actie plan. Ze schakelen genen in die helpen met een te veel aan zout in de plant. Passen hun groei aan, en gaan ze zoute grond uit de weg. Toch hebben planten zout ook nodig, in kleine hoeveelheden. Dus hoe herkennen planten wanneer er te veel zout is?

Om dit te onderzoeken keken Wageningse onderzoekers naar de celwand. Met de vraag: veranderd deze wanneer er te veel zout aanwezig is? De celwand bestaat uit lange ketens van cellulose, en pectine die de cellulose ketens bij elkaar houdt. Samen zorgen ze voor een stevige maar ook flexibelle celwand. De onderzoekers zagen dat wanneer wortels in zout water zitten, de structuur van pectine veranderd.

Deze ontdekking lijkt aan het begin te staan van de blootlegging van een elegant systeem

Pectin methyl esterase is het enzym die de structuur van pectine veranderd. Het verwijdert een methyl groep. Is er veel zout aanwezig dan gaat dit enzym harder werken. Het verwijdert veel methyl groepen. Calcium remt dit enzym af. Als er genoeg calcium is kan dit zelfs het effect van zout te niet doen. Het interessante is dat de onderzoekers dit niet alleen terug zagen in de snelheid van het enzym, maar ook sommige andere reacties op zout. Zoals in het aanschakelen van zout-actie genen. Deze gaan aan bij te veel aan zout, maar alleen als er niet genoeg calcium aanwezig is.

Hoe de cel precies de verandering van de celwand waarneemt is nog niet helemaal duidelijk. De onderzoekers hebben een groep van celwand-sensoren op het oog. Planten waar deze celwand-sensoren niet goed werken reageren heftiger op te veel zout. Dit suggereert dat deze celwand-sensoren de reactie op zout tegenhouden totdat er een verandering in de celwand door zout is waargenomen.

Deze ontdekking lijkt aan het begin te staan van de blootlegging van een elegant systeem. Waarmee de plant op zowel celniveau als op orgaanniveau kan reageren op een te veel aan zout. Ervoor zorgen dat de plant in balans blijft.

Literatuur

Nora Gigli-Bisceglia, Eva van Zelm, Wenying Huo, Jasper Lamers, Christa Testerink; Arabidopsis root responses to salinity depend on pectin modification and cell wall sensing. Development 15 June 2022; 149 (12): dev200363. doi: https://doi.org/10.1242/dev.200363

Early communication

Early communication

Like plants, plant cells cannot change their place. For forming functioning organs, good communication is a must. To tell the cell when to divide, and what its job is. This communication is most important at the verry start. During the development of the embryos the growth regions are established. When this does not happen correctly, the root or shoot will not grow. Verry important, having good communication.

Still, we don not know much about it. Researchers from France studied how communication is regulated during the development of the root-growth region. While most of a plant embryo has no direct contact with the mother plant, the embryonic root has. It can get instructions from the embryo itself, but also from the mother plant.

Good communication is important, when you don’t speak up, instructions from others get a chance

The researchers noticed that the WIP-gene family has a crucial role during the development of the embryogenic root-growth region. The interesting part of this gene family is that half of its genes are only turned on in the embryo, while the other half is only turned on in the mother plant. A cell can use this to know if it is part of the mother plant or the embryo.

When the cell believes it is part of the embryo, then it will follow the embryo development instructions. The cell will undergo the precise cell divisions needed for proper root-growth region development. Are the embryo-WIP genes turned off, then the cell does not know which instructions to follow. The mother-plant WIP genes can now convince the cells that they do not have to divide that precisely. The root-growth region doesn’t develop.

The WIP genes show us: good communication is important. When you don’t speak up, instructions from others get a chance. Before you know it, it will be one big mess. But when you follow the example of plants, by having good communication from the start, things will bloom.

Literature

Yujuan Du, Maria Victoria Gomez Roldan, Aimen Haraghi, Nawel Haili, Farhaj Izhaq, Marion Verdenaud, Adnane Boualem and Abdelhafid Bendahmane (2022) Spatially expressed WIP genes control Arabidopsis embryonic root development. Nat. Plants 8, 635–645. https://doi.org/10.1038/s41477-022-01172-4

Prille communicatie

Prille communicatie

Plantencellen kunnen, net zomin als planten, niet van plaats veranderen. Voor het vormen van functionerende organen is goede communicatie tussen cellen een vereiste. Om te vertellen hoe te delen en wat de taak van de cel is. In het beginstadium is deze communicatie het allerbelangrijkst. Tijdens de ontwikkeling van de embryo worden de groeikernen aangelegd. Gebeurt dit niet goed, dan kan de wortel of stengel niet groeien. Heel belangrijk dus, die communicatie.

Toch weten we er niet veel vanaf. Onderzoekers uit Frankrijk onderzochten regulatie van de communicatie tijdens de ontwikkeling van de wortelgroeikern. Waar de rest van de planten-embryo niet in contact staat met de moederplant, staat de prille wortelgroeikern dat wel. Het kan dus instructies van de embryo zelf maar ook die van de moederplant ontvangen.

Goede communicatie is belangrijk, zeg je niets dan krijgen andere instructies een kans

De onderzoekers ontdekte dat de WIP-genenfamilie een cruciale rol speelt in de ontwikkeling van de wortelgroeikern. Het interessante aan deze genenfamilie is dat de helft van de genen aan staat in de embryo terwijl de andere helft alleen aan is in de moederplant. Zo weet de cel dus of het deel is van de moederplant of juist van de embryo.

Denkt de cel dat het deel is van de embryo, dan volgt het de embryo vorming instructies op. De cel gaat het de precieze celdelingen maken die onderdeel zijn van de wortelgroeikern ontwikkeling. Staan de embryo-WIP genen uit, dan weet de cel niet welke instructies het moet volgen. De moederplant-WIP genen kunnen nu de cellen overtuigen dat ze niet zo precies hoeven te delen. De wortelgroeikern vormt zich niet.

De WIP-genen laten zien: goede communicatie is belangrijk. Zeg je niets dan krijgen andere instructies een kans. Voordat je het in de gaten hebt loopt alles in de soep. Volg je het voorbeeld van de plant op en zorg je vanaf het begin voor goede communicatie, dan bloeit alles op.

Literatuur

Yujuan Du, Maria Victoria Gomez Roldan, Aimen Haraghi, Nawel Haili, Farhaj Izhaq, Marion Verdenaud, Adnane Boualem and Abdelhafid Bendahmane (2022) Spatially expressed WIP genes control Arabidopsis embryonic root development. Nat. Plants 8, 635–645. https://doi.org/10.1038/s41477-022-01172-4