Hijacking flower genes to make galls

Hijacking flower genes to make galls

How Dasineura asteriae manage to produce flower-like galls

You have likely come across them, galls, deformities on leaves or stems. The larvae of various insects induce galls, varying from simple tissue deformities to complex structures. Like the sponge balls described by Phil Gates in his Substack post “Sponge balls are in season”. It was this post that made me sit up when I came across an article titled “Dasineura asteriae Reprograms the Flower Gene Expressions of Vegetative Organs to Create Flower‐Like Gall in Aster scaber”.

While those flower-like galls are maybe not as visually appealing as the sponge-balls out of Phil Gates post, they are impressive. Resembling the in shape to that of water lilies, they are more than simple deformities. And their shape is striking as flowers of the Aster scaber look more like daisies.

Intrigued the researchers liked to find out how the fly Dasineura asteriae pulls off this feat. The researchers started with having a good look at the flower-like gall structure. They noticed that after hatching the larvae of Dasineura asteriae buried themselves vertically in the leaves of the plant.

Not for reproduction

There they first created a little chamber by inducing trichomes, leaf-hairs, that bend over to cover the larvae. Subsequently the researchers observed that within a week a dome like structure had formed. From this the first tepal-like leaves developed. Those leaflets keep developing forming a kind of rosette. Later on, this dome-like structure turns from green to either yellow, pink, red or white. Giving it the appearance of a flower bud.

When dissecting those flower-like structures the researchers noticed that in contrast to real flowers, these structures were missing the reproductive organs. They had no petals, stamen, pollen, or pistil. In their place the researchers found a hollow chamber housing the larvae.

Subsequently, the researchers wanted to know how those structures formed. For this they first sequenced the genome of Aster scaber, looked up the flower producing genes and found out how they were behaving. They noticed that in the developing flower-like galls, the flower developing genes were activated. With the exception of those genes needed to produce the reproductive organs. Those were actively repressed.

Hormonal disbalance

Now the question was what activates those flower genes. For this the researchers looked at the hormone levels in the leaves and flower-like galls. As hormones like auxin and cytokinin are known to steer organ development. They noticed that specific cytokinin varieties were highly abundant, while the other growth hormone, auxin was barely detectable.

Looking closely at the larvae, the researchers observed that they had suspicious high levels of auxin, and barely any cytokinin in them. The researchers suspect that the larvae hold on to the auxin that it consumes while feeding, while it excretes the ingested cytokinin. As such creating a local hormonal disbalance that promotes the formation of flower-like galls.

But if this is the only method in which the Dasineura asteriae larvae promote the production of flower-like galls, or that it steers the gall formation in a more active ways, that is currently unknown.

Literature

Boo, K.-H., Oh, Y.K., Møller, C., Lee, D., Jeon, G.L., Kim, D., Burow, M., Großkinsky, D.K., Kim, J., Ryu, M.Y., Lee, B., Suh, J., Ha, C.M., Roitsch, T., Lim, P.O., Berger, F., Suh, J.-W., Kim, S.-I., Oh, T.R., Cho, S.K., Kim, W., Kim, S., Riu, K.Z. and Yang, S.W. (2025), Dasineura asteriae Reprograms the Flower Gene Expressions of Vegetative Organs to Create Flower-Like Gall in Aster scaber. Plant, Cell & Environment. https://doi.org/10.1111/pce.70127

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

Bloemgenen kapen om gallen te maken

Bloemgenen kapen om gallen te maken

Hoe Dasineura asteriae het voor elkaar krijgt om op bloemen lijkend gallen te produceren.

Grote kans dat je ze weleens voorbij hebt zien komen, gallen, misvormingen op bladeren of takken. Larven van verschillende insecten produceren gallen, variërend van simpele misvormingen tot complexe structuren. Zoals de door Phil Gates omschreven sponsballen in zijn Substack post “Sponge balls are in season”. Het was dit artikel dat me rechtop deed zitten toen ik een paper voorbij zag komen genaamd “Dasineura asteriae Reprograms the Flower Gene Expressions of Vegetative Organs to Create Flower‐Like Gall in Aster scaber”.

En alhoewel deze op bloemen lijkende gallen misschien visueel minder aantrekkelijk zijn dan de sponsballen van Phil Gates, zijn ze niet te min indrukwekkend. Deze op waterlelies lijkende structuren zijn meer dan simpele misvormingen. En hun vorm is des te opvallender wanneer je beseft dat de bloemen van Aster scaber op die van madeliefjes lijken.

Geïntrigeerd besloten de onderzoekers om uit te vinden hoe de vlieg Dasineura asteriae dit voor elkaar krijgt. De onderzoekers begonnen met een gedetailleerde bestudering van de op bloemen lijkende structuur. Ze zagen dat na dat de larven van Dasineura asteriae uit het ei waren gekropen, deze zich verticaal in het blad nestelde.

Niet voor voortplanting

Daar begonnen de larven met het vormen van een klein kamertje door de plant meer trichomen, bladharen, te laten maken, die bogen vervolgens naar elkaar toe om de larven overdekken. Vervolgens zagen de onderzoekers dat binnen een week er een doom structuur vormen op het blad. Hieruit groeide op bladkroon lijkende bladeren. De ontwikkeling van deze bladeren zetten zich voort, en vormde een soort van rozet. Later in de ontwikkeling, kleurde de doom structuur geel, roze, rood, of wit. Wat het op een bloemknop doet lijken.

Terwijl de onderzoekers de op bloemen lijkende structuren bestudeerde viel op dat in contrast met echte bloemen, deze structuren geen voortplantingsorganen hadden. De bloembladeren, meeldraden, pollen, en stamper waren allemaal afwezig. Op hun plek was een holle ruimte waar de larven zich huisde. 

Vervolgens zochten de onderzoekers uit hoe deze structuren tot stand kwamen. Hiervoor brachten de onderzoekers eerst het genoom van Aster scaber in kaart, zochten ze de bloem vormende genen op, en gingen na hoe deze zich gedragen. Ze zagen dat in de op bloemen lijkende gallen de bloem vormende genen actief waren. Met een uitzondering: de genen verantwoordelijk voor de productie van de voortplantingsorganen. Die werden actief onderdrukt.

Hormonaal disbalans

Nu was de vraag, wat activeert de bloem vormende genen. Om hierachter te komen bestudeerde de onderzoekers het niveau van de hormonen in de bladeren en op bloemen lijkende structuren. Hormonen zoals auxine en cytokine beïnvloeden orgaan ontwikkeling. Het viel op dat van een specifieke cytokine variant er veel aanwezig was, terwijl van een ander groeihormoon, auxine, er nauwelijks iets gemeten werd.

Toen de onderzoekers de larven wat meer bestudeerde, viel het hun op dat deze verdachtmakenden hoeveelheden auxine hadden, terwijl cytokine nauwelijks aanwezig was. De onderzoekers vermoeden dat de larven de auxine die ze binnenkrijgen met hun eten vasthouden, terwijl ze de binnengekregen cytokine wel uitstoten. Met als gevolg dat een hormonaal disbalans ontstaat dat de productie van op bloemen lijkende gallen activeert.

Maar of dit de enige manier is waarop de larven van Dasineura asteriae de vorming van op bloemen lijkende gallen sturen, of dat ze dit ook nog op een meer actieve manier doen, dat is op dit moment nog onbekend.

Literatuur

Boo, K.-H., Oh, Y.K., Møller, C., Lee, D., Jeon, G.L., Kim, D., Burow, M., Großkinsky, D.K., Kim, J., Ryu, M.Y., Lee, B., Suh, J., Ha, C.M., Roitsch, T., Lim, P.O., Berger, F., Suh, J.-W., Kim, S.-I., Oh, T.R., Cho, S.K., Kim, W., Kim, S., Riu, K.Z. and Yang, S.W. (2025), Dasineura asteriae Reprograms the Flower Gene Expressions of Vegetative Organs to Create Flower-Like Gall in Aster scaber. Plant, Cell & Environment. https://doi.org/10.1111/pce.70127

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.

Digesting your prey

Digesting your prey

Venus flytraps are one of the speediest plants around. You can read here in an earlier post how they manage to catch their prey that quickly. But have you ever wondered what happens after a fly or cricket is trapped between those two big trap-leaves? This new study called “Venus flytraps’ metabolome analysis discloses the metabolic fate of prey animal foodstock” shows what happens next.

For Venus to be able to feed on the trapped fly or cricket it needs to digest it. But it doesn’t just automatically release its digestive fluids after closing its trap. First it performs a kind of confirmation test: are those trigger-hairs still being touched in quick succession? Only if this question is answered with a ‘yes’ does Venus is seals its trap close. In that regard it is useless to feed your Venus flytrap dead flies.

Those same signals that tells Venus that it has secured its next meal, activate the secretion of digested fluids. A thick sugary fluid with ions and lytic enzymes. These slowly degrade the exoskeleton and internal tissues of the insect.

Digestion fluids come at a cost

To find out in more detail what happens next, the researchers compared the metabolites of four traps and petioles that hold up those traps. A control non-fed trap. A trap that after closing received mechanical stimulation as if to say: there is a fly here that wants to get out. A trap that closed on tissue paper that was sprayed with an analogue of jasmonic acid as if it say: start secreting those digestive fluids now. And of course, a trap with an actual living prey inside.

The researchers found that a trap with an actual living prey contained already after 24 hours much more amino acids and sugars than the others. The one which tricked the trap into believing that it needed digestive fluids actual contained less amino acids and sugars. Suggesting that providing those digestive fluids is costly.

Where those digested metabolites go

Subsequently, the researchers looked into which genes were activated after capture of a prey. Interestingly, it seems as if the plant activated genes that most other plants use to defend themselves against herbivory insects for prey digestion. The researchers also found genes, that normally are active in the roots for nutrient uptake, were activated for nutrient uptake, transport and absorption in the closed trap-leaves.

This all suggest that closed trap-leaves that are digesting pray are actively taking up and transporting those nutrients to the rest of the plant. This is also what the researchers found when they looked at the metabolites in the petioles. Just as the metabolites in the closed trap-leaves, those in the petioles had increased amino acid levels. But only when they contained an actual prey, and not when one of the other stimulations took place.

Venus flytraps are thus only putting effort into digesting a prey when there is an actual prey. Mostly because digesting is costly. It therefore wouldn’t do to secrete digestive fluids when there is no prey to handsomely compensate for the cost.

Literature

Kreuzer, I., Scossa, F., Tohge, T., Fernie, A.R. and Hedrich, R. (2025), Venus flytraps’ metabolome analysis discloses the metabolic fate of prey animal foodstock. Plant J, 123: e70391. https://doi.org/10.1111/tpj.70391

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

Je prooi verteren

Je prooi verteren

Venus vliegenvangers zijn een van de snelste planten op aarde. Je kan hier in een eerdere post lezen hoe ze hun prooi zo snel vangen. Maar, heb je wel een stil gestaan wat er gebeurt na dat een vlieg of krekel is gevangen tussen de twee grote vang-bladeren? Een nieuwe studie genaamd “Venus flytraps’ metabolome analysis discloses the metabolic fate of prey animal foodstock” laat zien wat er vervolgens gebeurt.

Voordat Venus zich te goed kan doen met de gevangen vlieg of krekel moet het deze eerst verteren. Toch loopt het speeksel zo te zeggen niet automatisch in de val na het vangen van een prooi. Eerst doet Venus nog een zo genaamde bevestigingstest. Worden die trilhaartjes nog steeds vlug achterelkaar aangeraakt? Alleen als het antwoord op die vraag een ‘ja’ is sluit Venus de val hermetisch af. Het is dan ook nutteloos om jouw Venus met dode vliegen te voeden.

Dezelfde signalen verteld Venus dat het z’n volgende maaltijd heeft gevangen, en activeert de uitscheiding van verteringsvloeistoffen. Een dikke suikerachtige vloeistof met ionen en verteringsenzymen. Die breken langzaam het exoskelet en interne weefsels van het insect af.

Verteringssappen komen met een prijs

Om meer uit te vinden over wat er vervolgens gebeurt vergeleken de onderzoekers de metabolieten van vier vallen en stengels van de vallen. Een controle niet gevoede val. Een val die na sluiting nog mechanische stimulatie ontving waarmee het wil zeggen: er is een vlieg hier die weg wil. Een val die met een tissue met daarop een analoog van jasmijnzuur die als ware zegt: start met het uitscheiden van die verteringsvloeistoffen. En natuurlijk, een val met een levende prooi erin.

De onderzoekers zagen dat een val met een levende prooi al na 24 uur veel meer aminozuren en suikers bevatten dan de andere vallen. De val die misleid was om toch verteringsvloeistoffen uit te scheiden ook al was er geen prooi, bevatte uiteindelijk minder aminozuren en suikers dan de controle val. Iets was suggereert dat het uitscheiden van verteringsvloeistoffen kostbaar is.

Waar gaan die verteerde metabolieten heen

Vervolgens bestudeerde de onderzoekers welke genen Venus activeert na het vangen van een prooi. Verassend genoeg bleek de plant genen te activeren die de meeste ander planten voor hun verdediging tegen plantenetende insecten aanzetten. Ook zagen de onderzoekers dat de plant in de gesloten vangbladeren genen aanzetten voor voedingstoffen opname, en transport die normaal gesproken inactief zijn in de wortel.

Dit alles suggereert dat de gesloten vangbladeren die hun prooi verteren actief de voedingstoffen opnemen en naar de rest van de plant sturen. Dit zagen de onderzoekers ook toen ze keken naar metabolieten in de stengels van de vangbladeren. Net als de metabolieten in de gesloten vangbladeren was er in de stengels een toename aan aminozuren. Maar alleen wanneer de vangbladeren levende prooi bevatte, en niet wanneer er sprake van misleiding was.

Venus vliegenvangers stoppen dus alleen moeite in het verteren van hun prooi wanneer er ook echt een levende prooi is. Voornamelijk omdat vertering kostbaar is. Venus stoot daarom geen verteringsappen af wanneer er geen prooi is die ruimhartig de kosten compenseert.

Lieteratuur

Kreuzer, I., Scossa, F., Tohge, T., Fernie, A.R. and Hedrich, R. (2025), Venus flytraps’ metabolome analysis discloses the metabolic fate of prey animal foodstock. Plant J, 123: e70391. https://doi.org/10.1111/tpj.70391

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.