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.

Regulation from a distance

Regulation from a distance

Listening to talks from animal researchers about gene regulation I always was a bit worried that I was missing something about this in plants. Because in the animal genome regulatory elements, that tell gene regulators when a gene needs to be turned on, lay quite far away from the genes they regulate. Gene and regulatory elements can easily be millions of bases apart.

In plants this is not the case. There, the promoter, the bit of sequence in front of the gene which is needed for turning the gene on or off, is often relatively short, a couple of thousands of bases at most. Now a new study “Two deeply conserved non-coding sequences control PLETHORA1/2 expression and coordinate embryo and root development” shows that plants also have those gene regulatory elements.

To find out if plants contain those gene regulatory elements, or conserved non-coded sequences as they are called, a group of Dutch and American researchers analysed a stretch of 20 000 bases in front of the PLETHORA genes from 120 plant species. PLETHORA genes are master regulators of plant development. And as such they are particular well conserved among plants.

Needed for expression

Two stretches of DNA stood out. The first one, named BOX1, is closest to the start of the PLETHORA genes and spans about 90 bases. The second one, about 100 bases further away the researchers called BOX2 and spans about 60 bases. Both stretches of DNA occurred almost identically in almost all species analysed.

To check if this are indeed regulatory sequences the researchers did what researchers do. They deleted BOX1, BOX2, or both. Finding that both stretches of DNA where needed for the expression of the PLETHORA 1 and 2 genes. In addition, the roots of plants without BOX1 and/or BOX2 did not grow or only verry slowly. Clearly indicating that the BOX1 and BOX2 are needed for proper expression of PLETHORA 1 and 2 and for root growth.

Next the researchers looked at where in the root PLETHORA is expressed and how BOX1 and BOX2 influences this. By coupling the PLETHORA with a fluorescent tag, the researchers found that in the absence of BOX1 PLETHORA is no longer seen in the root growth centre. Whereas absence of BOX2 stops PLETHORA being active in the vascular tissue. The researchers not only noticed this in seedlings, but also for developing embryos.

Better access

The following question the researchers liked to answer was of course: How do BOX1 and BOX2 elements regulate gene expression? The first hint they got when looking to how accessible the DNA was. They found that especially in growth centre regions of the plant BOX1 and to a lesser extend BOX2 allowed better access to the DNA. This in turn suggest that there is something that keeps the DNA accessible at those places, the most likely culprits for that are transcription factors, a.k.a. gene regulators.

Hints for which gene regulators, the researchers found by looking at the sequence of BOX1 and BOX 2. This revealed that they contain patterns to which PLETHORA proteins bind. Yes, you read that right. The PLETHORA proteins bind to the regulatory elements of their own genes. Creating a so called autoregulatory feedback loop.

Now this is one study and with the conformational work done in the lab rat under the plants: Arabidopsis. However, it wouldn’t surprise me if in addition to regulatory patterns to which gene regulators bind, plant genes also have those longer stretches of regulatory elements.

Literature

Kerstens, M., Boele, Y., Moralez-Cruz, A., Roelofsen, C., Wang, P., Baumgart, L.A, O’Malley, R., Sanchez-Perez, G., Scheres, B., Willemsen, V., Two deeply conserved non-coding sequences control PLETHORA1/2 expression and coordinate embryo and root development, Plant Communications (2025), doi: https://doi.org/10.1016/j.xplc.2025.101466.

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

Regulatie van een afstand

Regulatie van een afstand

Luisterend naar presentaties van onderzoekers die genregulatie in dierlijke cellen bestuderen had ik altijd het gevoel dat ik iets miste in planten. Omdat in dierlijke genomen, regulatie elementen, die genen vertellen wanneer ze aan moeten staan, best wel ver afliggen van het gen dat ze reguleren. Gen en hun corresponderende regulatie element kunnen met gemak miljoenen basen uit elkaar liggen.

Bij planten is dit niet het geval. Daar is de promoter, het stukje sequentie dat voor het gen zit en nodig is om het gen aan of uit te zetten, vaak relatief kort, hooguit een paar duizend basen. Nu laat een nieuwe studie “Two deeply conserved non-coding sequences control PLETHORA1/2 expression and coordinate embryo and root development” zien dat ook planten van die gen regulerende elementen hebben.

Om uit te vinden of planten gen regulator elementen, ook wel consereved non-coded sequences genoemd, bevatten, analyseerde een groep van Nederlandse en Amerikaanse onderzoekers in 120 planten stukken van 20 000 basen stroomopwaarts van PLETHORA genen. PLETHORA genen zijn master regulators in de planten ontwikkeling. En daardoor, behoorlijk geconserveerd tussen planten.

Nodig voor expressie

Twee stukken van DNA sprongen eruit. De eerste, BOX1 genaamd, ligt het dichts bij de start van het PLETHORA gen, en is ongeveer 90 bases lang. De tweede, BOX2 ligt zo’n 100 basen verderop en is ongeveer 60 basen lang. Beide stukken DNA zijn bijna identiek in de meeste geanalyseerde planten.

Om na te gaan of het inderdaad regulator elementen zijn, de onderzoekers deden was onderzoekers wel vaker doen. Ze verwijderde BOX1, BOX2 of allebei. Ze ontdekte dat beide stukken waren nodig om PLETHORA 1 en 2 aan te zetten. Daarnaast groeide de wortels van planter zonder BOX1 en/of BOX2 niet of nauwelijks. Duidelijk suggererend dat BOX1 en BOX2 nodig zijn voor fatsoenlijke expressie van PLETHORA 1 en 2, en voor wortel groei.

Vervolgens keken de onderzoekers waar in de wortel PLETHORA actief is, en hoe BOX1 en BOX2 dit beïnvloeden. Door PLETHORA te koppelen met een fluorescent eiwit zagen de onderzoekers dat in afwezigheid van BOX1 PLETHORA niet langer in de wortelgroeikern aanwezig is. Terwijl de afwezigheid van BOX2 ervoor zorgde dat PLETHORA niet langer in de vaatbundels aanwezig is. De onderzoekers zagen dit niet alleen in zaailingen maar ook in ontwikkelende embryo’s.

Betere toegankelijkheid

De volgende vraag die de onderzoekers wilde beantwoorden was natuurlijk: Hoe reguleren de BOX1 en BOX2 elementen de genexpressie? De eerste hint die de onderzoekers kregen was bij het kijken van hoe toegankelijk het DNA was. Hierbij vonden ze dat, specifiek in de groei kernen van de plant, BOX1 en in iets mindere mate BOX2 ervoor zorgde dat het DNA makkelijker te bereiken was. Dit suggereert dat er iets is dat ervoor zorgt dat het DNA te bereiken blijft, de meest logisch veroorzakers: transcriptie factoren, of met andere woorden gen regulators.

Een hint om welke gen regulators het kunnen zijn kregen de onderzoekers toen ze de sequentie avan BOX1 en BOX2 bestudeerde. Deze bleken patronen te bezitten die PLETHORA eiwitten binden. Ja, dat las je goed. De PLETHORA eiwitten binden aan de regulator elementen van hun eigen genen. Hierdoor creëren ze een zogenaamde auto-regulator feedback loop.

Nu is dit maar een studie waarbij al het bevestigende werk gedaan is in de lab rat onder de planten: Arabidopsis. Maar, het zal me niets verbazen als in aanvulling op de regulator patronen die gen regulatoren binden, planten genen ook van langere stukken regulator elementen hebben.

Literatuur

Kerstens, M., Boele, Y., Moralez-Cruz, A., Roelofsen, C., Wang, P., Baumgart, L.A, O’Malley, R., Sanchez-Perez, G., Scheres, B., Willemsen, V., Two deeply conserved non-coding sequences control PLETHORA1/2 expression and coordinate embryo and root development, Plant Communications (2025), doi: https://doi.org/10.1016/j.xplc.2025.101466.

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.