A less penetrable skin

A less penetrable skin

Sap-sucking insects like white flies and aphids are a disaster for plants. With their needle-like mouth do these insects look for the perfect place on the leaf to suck dry. The problem is not so much that these bugs are consuming a little plant sap and nutrients, but more what they give in return. Sap-sucking insects often give the plant viruses or bacteria. Not really the gift plants hope for.

It is therefore not surprising that the plant does everything to make those sap-sucking insects so difficult as possible. They cover their leaves in a minefield. They make sure their leaves taste bad. And they add some toxic compounds, just for good measure. But maybe the easiest and effective way is to make it difficult for the insects to pierce the leaves.

Insects have more trouble to find a good piercing location when plants have a sturdier wax layer on their leaves. That was exactly what a new study of Chinese researchers showed in the paper: “A GDSL lipase confers resistance to piercing-sucking insects in tobacco by strengthening leaf cuticle”.

In this study the researchers analyse hoe the gene CRF increases insect resistance. They zoom on to CRF as this gene is activated in tobacco plants in response to a white fly infestation. The first thing that the researchers did was analysing the effects of the absence of this gene. It appears that white flies on those plants are quicker finding a good spot to pierce the leaf. But that was not the only effect. The insects also lay more eggs on those CRF missing plants. In contrast, insects on plants that made more CRF had more difficulty with finding a good spot to pierce the leaf.

Sturdier wax layer

In first instance the researchers thought that this maybe had something to do with the defence response of the plant. But it turned out that the defence response was just as active in CRF missing plants than in control plants.

The next step of the researchers was to study the wax layer on the leaves. In control plants this layer was nicely equally smooth. But in CRF missing plants the wax layer was more uneven and less smooth. The researchers also treated the plant with toluidine blue, a dye that is taken up by the cells. But only when the dye can reach the cell membrane. In control plants this hardly was the case. But in plants without CRF toluidine blue penetrated the cell. CRF turned out to influence the penetrability of the wax layer.

The last thing the researchers did was to analyse the composition of the wax layer. Thereby it turned out that plants that produce more CRF proteins, have more dioic acid in their wax layer. It appears that the amount of dioic acid is a measure for how easy the insects find a good place to pierce the leaf. But for how exactly CRF is influencing the production of dioic acid, for that more research is needed.

Literature

Chen, N., Xiong, Y.-D., Zou, C., Zhong, Y.-W., Du, H., Chi, Y.-J., Zhao, C., Liu, S.-S. and Wang, X.-W. (2025), A GDSL lipase confers resistance to piercing-sucking insects in tobacco by strengthening leaf cuticle. Plant J, 123: e70440. https://doi.org/10.1111/tpj.70440

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 minder doordringbare huid

Een minder doordringbare huid

Sap-zuigende insecten zoals witte vliegen en aphids zijn een ramp voor planten. Met hun op een naald-lijkende mond zoeken deze insecten een goed plekje op het blad om de plant leeg te zuigen. Het probleem is niet zo zeer dat deze beestjes wat plantensap met voedingstoffen tot zich nemen maar wat ze ervoor teruggeven. Sap-zuigende insecten geven de plant vaak virussen en bacteriën. Niet het cadeau waarop de plant zit te wachten.

Het is daarom niet verwonderlijk dat de plant er van alles aan doet om de zap-zuigende insecten het zo moeilijk mogelijk te maken. Zo leggen ze mijnenvelden aan op hun bladeren. Zorgen ze ervoor dat ze vies smaken. Voegen ze nog wat giftige stoffen toe. Maar misschien wel het simpelste wat ze kunnen doen is het moeilijker maken om hun bladeren te prikken.

Insecten hebben meer moeite om een goede prikplek te vinden op planten met een dikkere waslaag op hun bladeren. Dat was ook wat een new onderzoek van Chinese onderzoekers liet zien in het artikel: “A GDSL lipase confers resistance to piercing-sucking insects in tobacco by strengthening leaf cuticle”.

In dit onderzoek gaan de onderzoekers na hoe het gen CRF de insect resistentie verhoogd. Ze zoomen in op CRF omdat dit gen aangaat in tabaksplanten tijdens een witte vliegen plaag. Het eerste wat de onderzoekers doen is kijken wat het effect is wanneer dit gen afwezig is. Witte vliegen vinden op die planten, zo blijkt, sneller een geschikte plek om het blad aan te prikken. Daar bleef het niet bij. De insecten legde ook meer eieren op CRF loze planten. In tegenstelling, insecten op planten die meer CRF-eiwit aanmaakte hadden meer moeite met het vinden van een geschikte prikplek.

Stevigere waslaag

In eerste instantie dachten de onderzoekers dat dit misschien te maken kon hebben met de activatie van het verdedigingsmechanisme van de plant. Maar die bleek net zo actief in CRF-loze planten als in planten die normale hoeveelheden CRF aanmaken.

De volgende stap van de onderzoekers was het bestuderen van de waslaag op de bladeren. In controle planten was deze mooi egaal glad. Maar in CRF-loze planten was deze hobbeliger en minder egaal. Ook behandelde de onderzoekers de bladeren met toluidine blue, een kleurstof die de cellen opnemen. Maar alleen als de kleurstof het celmembraan kan bereiken. In controle planten bleek dit nauwelijks het geval. Maar in planten zonder CRF drong toluidine blue de cel binnen. CRF bleek dus de doordringbaarheid van de waslaag te beïnvloeden.

Het laatste wat de onderzoekers bestudeerde was de samenstelling van de waslaag. Daarbij bleek dat planten die meer CRF eiwitten aanmaakte meer dioïnezuur in hun waslaag hadden. Het lijkt erop dat de hoeveelheid dioïnezuur een maat is voor hoe makkelijk de insecten een goede prikplek kunnen vinden. Maar hoe precies CRF de productie van dioïnezuur beïnvloed, daar is meer onderzoek voor nodig.

Literatuur

Chen, N., Xiong, Y.-D., Zou, C., Zhong, Y.-W., Du, H., Chi, Y.-J., Zhao, C., Liu, S.-S. and Wang, X.-W. (2025), A GDSL lipase confers resistance to piercing-sucking insects in tobacco by strengthening leaf cuticle. Plant J, 123: e70440. https://doi.org/10.1111/tpj.70440

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.

Delayed circadian clock in lettuce

Delayed circadian clock in lettuce

A grey snail with a green shell which has a red clock strapped to its back

All organisms have a circadian clock inside them. It helps them synchronise their behaviour to their environment. Think of waking up in the morning and feeling sleepy at night. In plants the circadian clock helps them to start up photosynthesis when it gets light. And it helps with making developmental decisions.

Crop breeders like some of those developmental decisions to be later or earlier. Flowering for example. For leavy vegetables, farmers prefer them to grow as much leaves as possible before they harvest the crop. Which they need to do before the crop flowers, as this will, among other things, make the leaves taste bitter.

Therefore, there is a long-standing selection of leavy crops who flower later in the season. Now a new study “Breeding for delayed bolting decelerated the circadian clock in cultivated lettuce” shows that this has also made the circadian clock run slow.

What makes the clock run slow?

In the study they analysed the circadian rhythm of 234 cultivated and wild lettuce varieties. They found that the wild lettuce varieties had a circadian rhythm just a bit longer than 24 hours. In contrast the circadian rhythm of cultivated lettuce varieties was just a bit longer than 26 hours. With other words the circadian clock of cultivated lettuce took two extra hours to complete a day.

Now the question the researchers wanted to answer: Is this slow clock also the cause of late flowering?  For this the researchers analysed for different flowering traits and the circadian of the different lettuce varieties. They then combined those with the genome data to find out which genome locations were responsible. For each trait different locations stood out. What really amazed the researchers was that among those a single region highly correlated to all traits. This region harboured the gene PHYC.

Shorter protein

PHYC is known to red light photoreceptor. And as such tells the circadian clock about the light quality. When looking at the different PHYC variants in all the analysed lettuce varieties, three PHYC varieties occurred most often. The researchers called them H01, H02, and H03. While H01 and H03 coded for a full-length and fully functional protein, H02 had a mutation that resulted in a shorter protein.

Further analysed showed that all domestic lettuce varieties with a delayed circadian clock had the H02 version of PHYC. In contrast, the domestic lettuce varieties that had a circadian clock that ran closer to 24 hours had the H03 PHYC variant. Wild lettuce mostly had the H01 PHYC variant.

This high predictability, say the researchers, will help breeders with selecting for late flowering lettuce varieties. So that they can grow more and sweeter leaves. Giving farmers larger lettuces to harvest.

Literature

Anton-Sales, C., van den Bergh, E.S., Thérèse-Navarro, A., Severing, E., Moñino-López, D., DiPalma, J., Proveniers, M., McClung, C.R., Jeuken, M. and Bonnema, G. (2025), Breeding for delayed bolting decelerated the circadian clock in cultivated lettuce. New Phytol. https://doi.org/10.1111/nph.70489

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

Vertraagde biologische klok in sla

Vertraagde biologische klok in sla

Alle organismen bevatten een biologische klok. It helpt ze met het synchroniseren van hun gedrag met hun omgeving. Denk aan wakker worden in de ochtend en moe voelen in de avond. In planten helpt de biologische klok met het opstarten van de fotosynthese bij het aanbreken van de dag. En het helpt planten te bepalen wanneer de volgende stap in hun ontwikkeling te zetten.

Gewasveredelaars willen soms dat planten die ontwikkelingsstappen eerder of later zetten. Neem bloeien bijvoorbeeld. Voor bladgroenten willenboeren dat deze zoveel mogelijk bladeren groeien voordat ze het gewas moeten oogsten. Dit moet gebeuren voordat het gewas bloeit, omdat dit onder andere de bladeren een bittere smaak geeft.

Daarom is er een sinds lange tijd een selectie op bladgroeten die later in het seizoen bloeien. Nu laat een nieuwe studie “Breeding for delayed bolting decelerated the circadian clock in cultivated lettuce” zien dat dit ook de biologische klok langzaam doet lopen.

Waardoor loopt de klok langzaam?

In de studie analyseerde de onderzoekers de lengte van de biologische klok van 234 gedomesticeerde en wilde sla varianten. Ze zagen dat de lengte van de biologische klok van wilde sla varianten net iets langer dan 24 uur was. In tegenstelling de lengte van de biologische klok van gedomesticeerde sla varianten was net iets langer dan 26 uur. Met andere woorden, de biologische klok van gedomesticeerde sla deed ongeveer twee uur langer over een dag.

De vraag die de onderzoekers beantwoord wilde hebben was of die langzame klok ook de oorzaak van late bloei was? Om dat te onderzoeken analyseerde de onderzoekers verschillende bloei en biologische klok eigenschappen van de verschillende sla varianten. Deze combineerde de onderzoekers vervolgens met de genoom data om uit te vinden welke genoom locaties verantwoordelijk voor de geanalyseerde eigenschappen waren. Voor elke eigenschap lichte verschillende locaties op. Maar wat de onderzoekers verbaasde was dat een regio voor elke eigenschap steeds weer terugkwam. Deze regio bevatte het gen PHYC.

Korter eiwit

PHYC is een bekende fotoreceptor. In deze hoedanigheid vertelt het de klok hoe het is gesteld met de licht kwaliteit. Toen de onderzoekers de verschillende PHYC varianten in de verschillende sla varianten nader bestudeerden vielen drie varianten op: H01, H02, en H03 genaamd. En terwijl H01 en H03 voor een geheel en werkend eiwit coderen, had H02 een mutatie waardoor het in een korter eiwit resulteerde.

Verder analyse liet zien dat alle gedomesticeerde sla varianten met een tragere biologische klok de H02 verzie van PHYC hadden. In tegenstelling tot de gedomesticeerde sla varianten met een biologische klok die dichter tegen de 24 uur aan zat, die hadden de H03 variant van PHYC. Wilde sla varianten hadden voor het grootste gedeelte de H01 variant van PHYC.

De onderzoekers zeggen dat deze hoge voorspelbaarheid de veredelaars kan helpen met het selecteren voor laatbloeiende sla varianten. Zodat deze meer en zoetere bladeren groeien. Daarmee boeren grotere slakroppen om te oogsten geven.

Literatuur

Anton-Sales, C., van den Bergh, E.S., Thérèse-Navarro, A., Severing, E., Moñino-López, D., DiPalma, J., Proveniers, M., McClung, C.R., Jeuken, M. and Bonnema, G. (2025), Breeding for delayed bolting decelerated the circadian clock in cultivated lettuce. New Phytol. https://doi.org/10.1111/nph.70489

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.