Gevangen in het moment

Gevangen in het moment

Evolutie, een langzaam proces dat moeilijk in actie te zien is. Vaak zo traag dat het pas na lange tijd duidelijk is dat er iets veranderd. En probeer dan maar eens uit te zoeken wat de achterliggende oorzaak was. Maar soms is het in een klap duidelijk, iets is anders. Een orgaan of ledemaat is weg, zitten ergens anders, of is vermenigvuldigd. Er heeft een zogenoemde homeotische mutatie plaats gevonden. Dit is een mutatie in een gen dat een cruciale rol heeft in vroeg in de ontwikkeling van het orgaan of ledemaat. Vaak geen blijvertje in de populatie, maar soms wel. Zo ook voor een variant van akelei (Aquilegia coerulea).

Akelei bloemen hebben vijf paarse kelkbladeren elk met een geel puntje aan het uiteinde. Daarbinnen zitten vijf witte kroonbladeren met elk een lange paarse buisvormige nectar spoor. Met helemaal in het midden de stuifmeeldraden met gele stuifmeelkorrels. Zowel haviksmotten als hommels verzorgen de bestuiving van deze bloemen. Een variant van akelei, daileyae, mist de witte nectar bevattende kroonbladeren. Daarvoor in de plaats zitten er vijf paarse kelkbladeren. De variant was voor het eerst gespot in 1897, en nu ruim honderd jaar later is deze er nog steeds en breid zich gestaagd uit.

Onderzoekers uit Californië besloten het succes van daileyae te ontrafelen. Als eerste onderzochte ze waarom deze variant het zo goed doet. De bestuivers moeten hun nectar maaltje missen, dus de verwachting was dat die niet meer kwamen. De onderzoekers zagen echter het tegenovergestelde. Zowel de hommels als de haviksmotten bezochten normale en de nieuwe variant van akelei even vaak. Ook individuele bestuivers maakte geen onderscheid tussen de twee bloemen en gingen gerust van normaal naar variant en weer terug.

Het grote verschil zat hem echter in de hoeveelheid aangevreten bloemen. Bladluizen, rupsen, maar ook herten vinden akelei bloemen lekker. Zowel bladluizen als herten zijn zoetekauwen en geven de voorkeur aan normale akelei bloemen. Er blijven dus meer daileyae akelei bloemen over om voor nakomelingen kunnen zorgen.

Ten tweede onderzochten ze welk gen en welke mutatie voor de nieuwe variant zorgde. Het gen APETELA3-3 is nodig voor de ontwikkeling van kroonbladeren. APETALA3-3 van de daileyae variant heeft een mutatie die het gen uitschakelen. Dit zorgt ervoor dat de kroonbladeren zich ontwikkelen als kelkbladeren. Wat bleek in de daileyae populatie zijn meerdere APETALA3-3 uitschakelende mutaties, vier in totaal. Maar per APETALA3-3 allel was er maar een gen-uitschakelende mutatie. Deze gen-uitschakelende mutaties waren er niet alleen in de daileyae populatie, ook normale akelei planten konden naast een werkend ook een niet werkend APETALA3-3 allel hebben.

Evolutie is nog volop in actie. Met een duidelijke positieve selectiedruk voor daileyae akelei. Maar welke van de vier mutaties APETALA3-3 uitschakelende mutaties de uiteindelijke overhand krijgt is nog niet beslist. Ook vindt er nog kruisbestuiving tussen de normale en de nieuwe akelei variant plaats. Neemt de daileyae variant het over van de normale variant, of vinden de normale en nieuwe variant ieder hun eigen weg? De race is nog niet gelopen, evolutie is nog volop in gang.

Literatuur

Cabin, Z., Derieg, N.J., Garton, A., Ngo, T., Quezada, A., Gasseholm, C., Simon, M., Hodges, S.A. (2022) Non-pollinator selection for a floral homeotic mutant conferring loss of nectar reward in Aquilegia coerulea. Current Biology DOI: https://doi.org/10.1016/j.cub.2022.01.066

Grafting: Now also possible for banana trees

Grafting: Now also possible for banana trees

Grafting, connecting and fusing a part of one plant with the stem on another plant, is a widespread method used by growers. It allows to combine preferred traits. Such as disease resistance or having a strong root system and the ideal hight or fruit production.

That two plants can fuse in this way, and still produce seeds is enabled by the growing points of a plant. In dicot plants, like tomato or apple, these growth regions are located at the outer ends of the plant. This allows that a removed part of the plant continues to grow as long it is provided with nutrients. Monocot plants, like wheat or banana trees, have their growth region at the bottom of the stem. This made it impossible to graft monocot plants.

Up till now. Researchers showed that it is indeed possible. First, they found out which part of the growth region was needed. It turned out that it was the stem-growth region of an immature plant embryo that was required. Swapping these with one of another plant resulted in a plant that looked like a non-grafted plant. But not only that, grafting wheat the researchers showed that the communication between the two parts of these grafted plants is similar to that of non-grafted plants.

This method of grafting monocot plants is not only working for crops like wheat or rice, but also for other monocots like bananas, pineapples, and palm trees. And this is something that growers can really use. So that also for those plants they can also use the ideal combination of traits to protect the plant against diseases while keeping the fruit we all love.

Literature

Reeves, G., Tripathi, A., Singh, P., Jones, M.R.W., Nanda, A.K., Musseau, C., Craze, M., Bowden, S., Walker, J.F., Bentley, A.R., Melnyk, C.W. and Hibberd, J.M. (2022) Monocotyledonous plants graft at the embryonic root–shoot interface. Nature 602, 280–286 doi.org: 10.1038/s41586-021-04247-y

Enten: Nu ook mogelijk voor bananenbomen

Enten: Nu ook mogelijk voor bananenbomen

Enten, het vastmaken en laten vergroeien van een deel van een plant op de stam van een andere plant, is een veel gebruikte techniek van kwekers. Het maakt het mogelijk om gewenste eigenschappen te combineren. Zoals het bestand zijn tegen ziektes of het hebben van een stevig wortelstelsel met het de ideale hoogte of fruit productie.

Dat twee planten zo met elkaar kunnen vergroeien en nog steeds zaden kunnen voortbrengen komt door de groeipunten in de plant. In tweelobbige planten, zoals appelbomen en tomatenplanten, zitten de groeikernen aan de uiteinden van de plant. Dit maakt het mogelijk dat een verwijderd deel van een plant, zolang het voedingstoffen heeft, verder kan groeien. Eenlobbige planten, zoals tarwe en bananenbomen, hebben hun groeikern onderaan de stam. Dit maakte het tot nu toe onmogelijk om eenlobbige planten te enten.

Tot nu toe dan. Onderzoekers hebben nu laten zien dat het wel degelijk mogelijk is. Eerst zochten ze uit welk gedeelte van de groeikern nodig was. Dit bleek de stamgroeikern van een onvolgroeid plantenembryo te zijn. Het verwisselen van deze met die van een andere plant resulteerde in een plant die eruitzag als een niet-geënte plant. Niet alleen dat, met geënte tarweplanten laten de onderzoekers zien dat de communicatie tussen de twee delen verloopt zoals in een niet-geënte tarwe plant.

De methode van enten voor eenlobbige werkt niet alleen voor gewassen zoals tarwe en rijst, maar ook voor andere eenlobbige planten zoals bananen, ananas en palmen. En dat kunnen telers goed gebruiken. Zodat ze ook hier de planten kunnen beschermen tegen ziektes met behoud van de vruchten waar we allemaal zo van houden.

Literatuur

Reeves, G., Tripathi, A., Singh, P., Jones, M.R.W., Nanda, A.K., Musseau, C., Craze, M., Bowden, S., Walker, J.F., Bentley, A.R., Melnyk, C.W. and Hibberd, J.M. (2022) Monocotyledonous plants graft at the embryonic root–shoot interface. Nature 602, 280–286 doi.org: 10.1038/s41586-021-04247-y

UV pigmentation, more than just for the bees

UV pigmentation, more than just for the bees

Flowers come in many shapes and colours. Beyond even those we can see. Flowers show a lot of variation in, for us invisible, ultraviolet pigments. Such as the UV absorbing pigments on the petals of sunflowers. These can be just at the base of the petal, forming a small UV absorbing circle. But they can also cover the complete petal, making a large UV absorbing circle. Or anywhere in between these two extremes. Researchers from Canada found out what is the basis of this variation.

In contrast to what was expected, the pollinators were not responsible. These have a strong preference for flowers with an average to large UV absorbing circle. But if it was only the pollinators calling the shots, then there would not have been any flowers with small UV absorbing circles.

Two different aspects influenced UV pigmentation. First, the temperature. The lower the average temperature, the larger the UV absorbing circle. A large UV absorbing surface is heating up more quickly, and bees love warm flowers.

Secondly, relative humidity. By low relative humidity a plant has a higher transpiration rate, so the plant loses more water. This is something wants to avoid. One of the substances that helps a plant to protect against drought stress are UV absorbing pigments. Therefore, a bigger UV absorbing surface result in less wilted plants.

So even though bees and other pollinators use UV pigmentation to coordinate their landing on flowers. Sunflowers make UV absorbing pigments firstly to control their temperature and water loss. That bees find them useful is a side issue.

Literature

Todesco M, Bercovich N, Kim A, Imerovski I, Owens GL, Dorado Ruiz Ó, Holalu SV, Madilao LL, Jahani M, Légaré JS, Blackman BK, Rieseberg LH. (2022) Genetic basis and dual adaptive role of floral pigmentation in sunflowers. eLife 11:e72072. doi: 10.7554/eLife.72072

Laurich J, O’Brien AM. (2022) Plants: Why do sunflowers have invisible colors? eLife 2022;11:e76105 doi: 10.7554/eLife.76105