Domesticated vs wild plants – the microbe edition

Domesticated vs wild plants – the microbe edition

For plants attraction of microbes is often useful. Therefore, the question was raised about how domestication and breeding influenced the attraction of microbes.

This might be a strange question. Afterall up to recently breeders did not select for crops that attract more useful microbes. Still, it is possible that unknowingly something changed in the ability of plants to attract useful microbes.

That is because when a breeder has a plant with a preferred trait that he likes to transfer to another plant, he crosses those two plants and selects for the offspring with the preferred traits. Thereby it can be that nearby the gene for the preferred trait there lays gene for another trait. This can cause those two traits to always be inherited together. In this way selection for gene A can also mean the selection of gene X.

Is there a difference

Now is the question if this resulted in that domesticated plants attract less or different microbes that their wild relatives. This was the central question in the article: “Plant domestication does not reduce diversity in rhizosphere bacterial communities”.

To answer this question the researchers dived into lots of studies comparing the bacterial communities between wild and domesticated plants. The first thing the researchers wanted to know was the general diversity. These did not differ much between wild and domesticated plants. Subsequently the researchers looked at what is influencing this diversity. This turned out to be more species specific than if a variety was or wasn’t domesticated.

The only difference in the bacterial make up between wild and domesticated plants that the researchers could find was that domesticated plants attract two species of Rhizobiaceae more often while wild plants attract two species of Burkholderiaceae more often.

How plants attract microbes

In hindsight it is maybe not that strange that there is little difference in the bacterial diversity between wild and domesticated plants. That has all to do with how plants attract microbes. For this, plants exude three kinds of molecules.

The first group consists among others out of carbohydrates and amino acids. The second group are inorganic molecules like water and CO2. These two groups are responsible for attracting the bulk of the microbes. The third group consists of specialised metabolites. Those can attract, repel, or kill specific microbes.

Changes in the first two groups of microbe attracting substances go with high likelihood hand in hand with likely negative changes in the metabolism of the plants, something that breeders do not want. What in turn results in that the attraction of the bulk of the microbes remains unchanged

Changes in the third group of microbes can result in that the microbe community changes a little. This is something we also see in this study. With two species that occur more by domesticated plants and two species that occur more by wild plants.

In order to find out if this occurs more often researchers need to look at different circumstances, like drought for example. In stress situations like that plants often ask with specialised metabolites for help. Only in those situations a difference in ability to attract microbes becomes visible.

Literature

Hernández-Terán, A., Escalante, A.E. and Rebolleda-Gómez, M. (2025), Plant domestication does not reduce diversity in rhizosphere bacterial communities. New Phytol. https://doi.org/10.1111/nph.70588

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

Gedomesticeerde of wilde planten – microben editie

Gedomesticeerde of wilde planten – microben editie

Het aantrekken van microben is voor de plant vaak nuttig. Mede hierom rees de vraag hoe het domesticeren en verder veredelen van planten het aantrekken van microben heeft beïnvloed.

Dat lijkt misschien een vreemde vraag. Er is tenslotte tot voor kort helemaal niet gestuurd op gewassen die meer nuttige microben aantrekken. Toch is het mogelijk dat er onbewust iets is veranderd aan de mogelijkheid van planten om nuttige bacteriën aan te trekken.

Dat zit zo: Wanneer een veredelaar een plant heeft met een gewenste eigenschap die hij in een andere plant wil hebben, dan kruist de veredelaar deze twee planten en selecteert nakomelingen die alle gewenste eigenschappen hebben. Het kan daarbij zijn dat het gen verantwoordelijk voor de gewenste eigenschap dicht bij een gen voor een ander eigenschap ligt. Dit kan ervoor zorgen dat nakomelingen deze twee genen altijd samen erven. Op deze manier kan selectie voor gen A onbewust ook een selectie voor gen X betekenen.

Is er een verschil

Nu is de vraag of dit ertoe heeft geleid dat gedomesticeerde planten minder of andere microben aantrekken. Deze vraag stond centraal in het artikel: “Plant domestication does not reduce diversity in rhizosphere bacterial communities”.

Om die vraag te beantwoorden doken de onderzoekers in een flink aantal studies die de bacterie gemeenschappen tussen wilde en gedomesticeerde planten vergelijken. Het eerste wat de onderzoekers wilde weten was hoe de algemene diversiteit was. Die bleek niet zo heel veel te verschillen tussen wilde en gedomesticeerde planten. Vervolgens gingen de onderzoekers na wat de diversiteit beïnvloed. Dit bleek meer van de soort af te hangen dan of de planten binnen de soort wel of niet gedomesticeerd was.

Het enige verschil tussen wilde en gedomesticeerde planten dat de onderzoekers in hun bacterie samenstelling konden vinden was dat gedomesticeerde planten twee soorten Rhizobiaceae vaker aantrekken terwijl de wilde planten twee soorten Burkholderiaceae vaker aantrekken.

Hoe planten microben aantrekken

Op zich is het bij nader inzien ook niet zo vreemd dat er weinig verschil in de diversiteit van bacterie gemeenschappen die wilde en gedomesticeerde planten aantrekken. Dat heeft alles te maken met hoe planten microben aantrekken. Hiervoor stoten planten drie soorten moleculen uit.

De eerste groep bestaat onder andere uit koolhydraten en aminozuren. De tweede groep bestaat uit inorganische moleculen zoals water er CO2. Deze twee groepen zijn verantwoord voor het aantrekken van de bulk van de microben. De derde groep bestaat uit gespecialiseerde metabolieten. Die kunnen specifieke microben aantrekken, afstoten, of doden.

Veranderingen in de eerste twee groepen van microben aantrekkende stoffen gaan hoogstwaarschijnlijk gepaard met grote, waarschijnlijk negatieve veranderingen in de stofwisseling van de plant. Iets was veredelaars niet willen. Wat ervoor zorgt dat het aantrekken van de bulk van de microben ongemoeid blijft.

Veranderingen in de derde groep van microben aantrekkende stoffen kan ervoor zorgen dat de microben gemeenschap iets veranderd. Ook dat zien we in deze studie. Met twee soorten die meer bij gedomesticeerde en twee soorten die meer bij wilde planten voorkomen.

Om erachter te komen of dit vaker voorkomt is het nodig om naar verschillende omstandigheden zoals bijvoorbeeld droogte te kijken. In zulke stresssituaties vragen planten met behulp van gespecialiseerde metabolieten om hulp. En kan het verschil in aantrekkingskracht zichtbaar worden.

Literatuur

Hernández-Terán, A., Escalante, A.E. and Rebolleda-Gómez, M. (2025), Plant domestication does not reduce diversity in rhizosphere bacterial communities. New Phytol. https://doi.org/10.1111/nph.70588

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.

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.