Unequal inheritance

Unequal inheritance

Normally you get half of your chromosomes from your mum and the other half from your dad. With a diploid genome, in which of each chromosome there are only two copies, this is relatively easy. It gets more complicated when an organism as multiple genomes. But even then, all chromosomes form a pair. And when there are unexpectedly an uneven number of chromosomes, then no sexual reproduction takes place. The organism is sterile. But against all odds the dog rose, Rosa caninae, who has five copies of each chromosome, reproduces sexually. German and Czech researchers show in Nature hoe the dog rose manages this.

The first thing the researchers did was sequencing the dog rose’s genome. This showed the researchers that there were seven groups of five chromosomes. In each group two of the five chromosomes are for 99-100% identical. The other three are for 95-98% identical. There are therefore four subgenomes present, of which only one occurs as a diploid (twofold), and the other three as a haploid (singular).

Subsequently the researchers compared the dog rose genome with that of other roses. For this it is useful to know that roses genetically can be grouped in two groups. The Rosa group and the Synstylae group. Two of the subgenomes showed similarity with the in Synstylae grouped R. chinensis. The researchers gave those subgenomes the names S1 and S1, with S1 corresponding to the diploid subgenome. The other two subgenomes were coming from the in the Rosa group residing R. rugosa, and got the designation R3 and R4.

Pollen

During the reproduction of the dog rose 14 chromosomes form a pair, while the other 21 chromosomes stay single. This results in that dog rose gets seven chromosomes from his dad and 28 chromosomes from his mum. The researchers expected that those seven chromosomes it gets from its dad are coming from the S1 subgenome.

To confirm this the researchers studied the chromosomes present in the pollen. These contained seven chromosomes. All coming from subgenome S1. Confirming the hypothesis of the researchers.

The last question the researchers hoped to answers was: how does the dog rose makes sure that only chromosomes from S1 pair up and not for example those of S2 with S1. To investigate this the researchers studied the centromeres of the chromosomes. This is where the chromosomes come together, and form a kind of X.

A different structure

The researchers specifically looked at the parts of DNA that was repeated at the centromeres. Those repetitions can be split in two groups. One group with transposons, also called jumping genes. And a second group with tandem repeats.

They noticed that on the S1 and in a lesser extend on R4 chromosomes there were a lot of ATHILA type jumping genes. This was in contrast with S2, R3, and in a lesser extend R4 chromosomes which had more CANR4 tandem-repeats. The researchers speculate that the difference in centromere structure contributes to the disproportional inheritance of the subgenomes.

So even though dog rose has an uneven number of chromosomes it still manages to sexually reproduce itself. But it uses a trick. It only admits the subgenome that occurs in diploid in its pollen. The other three subgenomes are only inherited via mum.

Literature

Herklotz, V., Zhang, M., Nascimento, T. et al. Bimodal centromeres in pentaploid dogroses shed light on their unique meiosis. Nature 643, 148–157 (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09171-z

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

Ongelijke overerving

Ongelijke overerving

Normaal gesproken erf je de helft van je chromosomen van je moeder en de ander helft van je vader. In een diploïd genoom waar van elke chromosoom twee kopieën zijn is dit relatief eenvoudig. Ingewikkelder wordt het al als een organisme meerdere genomen heeft. Maar ook dan vormen alle chromosomen een paar. En als er onverhoopt toch een oneven aantal chromosomen zijn, dan vindt er geen seksuele overerving plaats. Het organisme is steriel. Toch lukt het de hondsroos, Rosa caninae, die vijf kopieën van elk chromosoom heeft om zich seksueel voort te planten. In Nature laten Duitse en Tsjechische onderzoeker zien hoe de hondsroos dat voor elkaar krijgt.

Het eerste wat de onderzoekers deden van het hondsroos genoom in kaart brengen. Hierbij zagen de onderzoekers dat er zeven groepen van vijf chromosomen zijn. In elke groep lijken twee van de vijf chromosomen 99 tot 100% op elkaar. De andere drie zijn 95 tot 98% identiek. Er zijn dus vier subgenomen, waarvan er maar een als een diploïd (tweevoudig), de andere drie als een haploïd (enkelvoudig) aanwezig zijn.

Vervolgens gingen de onderzoekers vergeleken de onderzoekers het genoom van de hondsroos met die van andere rozen. Hierbij is het handig om te weten dat rozen genetisch in twee groepen zijn gedeeld. De Rosa groep en de Synstylae groep. Twee van de subgenomen vertoonde grote overeenkomst met die van uit de Synstylae groep afkomstige R. chinensis. De onderzoekers duiden deze subgenomen aan met S1 en S2, waarbij S1 het in diploïd voorkomende subgenoom is. De andere twee subgenomen bleken afkomstig van de uit de Rosa groep afkomstige R. rugosa, en kregen de aanduiding R3 en R4.

Stuifmeelkorrels

Tijdens de voortplanting van de hondsroos vormen 14 chromosomen een paar, terwijl de andere 21 chromosomen alleen blijven. Uiteindelijk krijgt de hondsroos 7 chromosomen van z’n vader en 28 chromosomen van z’n moeder. De onderzoekers vermoede dat de 7 chromosomen die de hondsroos van z’n vader krijgt afkomstig zijn van het S1 subgenoom.

Om dit te bevestigen bestudeerde de onderzoekers de aanwezige chromosomen in stuifmeelkorrels. Deze bleken zeven chromosomen te bevatten. Deze chromosomen waren allen afkomstig van het subgenoom S1. En bevestigde het vermoeden van de onderzoekers.

De laatste vraag die de onderzoekers hadden was: hoe zorgt de hondsroos ervoor dat er alleen paarvorming tussen de S1 chromosomen plaats vindt en niet tussen zeg S1 en S2. Om dit te onderzoeken bestudeerde de onderzoeker de centromeren van de chromosomen. Dit is waar de chromosomen bij elkaar komen, en zo een soort van X vormen.

Andere structuur

Specifiek keken de onderzoekers naar stukken DNA die in veelvoud op de centromeren aanwezig is. Die herhalingen zijn op te splitsen in twee groepen. Een groep met transposons, ook wel springende genen genoemd. En een tweede groep met tandem-herhalingen.

Wat opviel was dat in de S1 en in mindere mate R4 chromosomen er veel ATHILA type springende genen aanwezig waren. Dit in tegenstelling tot S2, R3, en in mindere mate R4 chromosomen. Daar waren juist meer CANR4 tandem-herhalingen aanwezig. De onderzoekers speculeren dat verschil in centromeer structuur bijdraagt aan het onevenredig overerven van de subgenomen.

Dus ondanks de aanwezigheid van een oneven aantal chromosomen lukt het de hondsroos om zich voort te planten. Hiervoor past het wel een truck toe. Het laat alleen het subgenoom dat in tweevoud voorkomt toe in de stuifmeelkorrels. De andere drie subgenomen krijgen de nakomelingen van hun moeder.

Literatuur

Herklotz, V., Zhang, M., Nascimento, T. et al. Bimodal centromeres in pentaploid dogroses shed light on their unique meiosis. Nature 643, 148–157 (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09171-z

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.

Hairiness control

Hairiness control

Insects are less likely to take a bite out of a hairy plant. Not only did the leaves of plants with lots of hairs, also called trichomes, change in an obstacle course. But this obstacle course is also littered with chemical mines. Those spread a sticky and deadly substance when triggered. Not something an insect wants to deal with, exactly as the plant likes it.

This makes growing hairy crops for breeders and farmers interesting. As there would be less need to intervene against insect pest. Unfortunately, lots of crops have lost their hairy appearance over time. As such researchers are busy with finding out how plants get more trichomes.

In a new study named ‘The SlGRAS9-SlMYC1 regulatory module controls glandular trichome formation and modulates resilience to pest in tomato’, French and Chinese researchers study which genes exactly determine the number of hairs loaded with such a chemical mine.

With GRAS9 less hairs

The first thing the researchers did was analysing which gene regulators were active in the trichomes of tomato plants. One was sticking out: GRAS9. To be sure that GRAS9 indeed regulates the number of trichomes, the researchers analysed the amount of GRAS9 in 4 plants with lots of trichomes and in 4 plants with hardly any trichomes. Especially in plants with hardly any trichomes had lots of GRAS9.

Zooming in on the leaves of different tomato cultivars you can see the trichomes. Based on the number of trichomes the researchers divided the cultivars in two groups, one with lots and one with hardly any trichomes. The white bar indicates the length of 500 µm in the pictures. Taken from Shi, Y., et al., (2025).

This suggests that GRAS9 prevent the development of trichomes. To confirm this the researchers created plants without GRAS9. Those plants were very hairy. In addition, they also produced more lading for the chemical mines. But GRAS9 did not appear to regulate those genes directly.

To find the middlemen, or in this case gen regulator, the researchers dived in the literature. It was found that in an earlier study that one of the genes that GRAS9 regulates in MYC1.

MYC1 for hairiness

To confirm that MYC1 is indeed the link that the researchers are looking for, the researchers checked that MYC1 is active in the trichomes. What indeed turned out to be the case. Subsequently the researchers created plants without or with more MYC1. Plants with more MYC1 were hairy just like the GRAS9 missing plants. But when MYC1 was absent, then there were hardly any trichomes. The researchers also crossed the plants missing GRAS9 with those missing MYC1. The prodigy of those plants looked like MYC1 missing plants. Confirming that MYC1 was indeed the link the researchers were looking for.

The big question was if more trichomes also resulted in less insect pests. To analyse this the researchers exposed the plants to aphids and spider mites. Plants without GRAS9 or with more MYC1 were less damaged by aphids and spider mites. This in contrast to plants without MYC1 who were more damaged.

GRAS9 controls thus together with MYC1 the number of trichomes on a plant. This makes them interesting targets for breeders. Because hairy plants are more resistant against insect pests.

Literature

Shi, Y., Wang, Y., Pan, Y., Deng, C., Zeng, T., Su, D., Lu, W., Lin, Y., Han, J., Deng, W., Wu, S., Liu, Y., Li, N., Li, J., Dong, B., Abid, G., Bouzayen, M., Pirrello, J., Li, Z. and Huang, B. (2025), The SlGRAS9-SlMYC1 regulatory module controls glandular trichome formation and modulates resilience to pest in tomato. Plant J, 122: e70183. https://doi.org/10.1111/tpj.70183

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

Controle over harigheid

Controle over harigheid

Insecten nemen minder snel een hapje uit een harige plant. Niet alleen veranderen de bladeren van planten met veel haren, ook wel trichomen genoemd, in een hindernisbaan. In deze hindernisbaan ligt ook nog eens vol met chemische mijnen. Die verspreiden een plakkerig en dodelijk goedje wanneer een insect ze laat afgaan. Op dit alles zit een insect niet te wachten en blijft weg, precies wat de plant wil.

Dit maakt het voor veredelaar en boeren interessant om harige gewassen te telen. Die behoeven immers minder maatregelen tegen plaag insecten. Helaas hebben veel gewassen hun harig uiterlijk met de loop van de tijd verloren. Onderzoekers zijn dus naarstig opzoek naar hoe planten voor meer trichomen zorgen.

In een nieuwe studie genaamd ‘The SlGRAS9-SlMYC1 regulatory module controls glandular trichome formation and modulates resilience to pest in tomato’, onderzoeken Franse en Chinese onderzoekers welke genen precies de bepalen hoeveel haartjes geladen met zo’n chemische mijn er komen.

Met GRAS9 minder haren

Het eerste wat de onderzoekers deden was bestuderen welke gen regulators aanstonden in trichomen van tomatenplanten. Een stak er met kop en schouders bovenuit: GRAS9. Om er zeker van te zijn dat GRAS9 inderdaad de hoeveelheid trichomen aanstuurt, analyseerde de onderzoekers de hoeveelheid GRAS9 in 4 planten met veel trichomen en in 4 planten met bijna geen trichomen. Vooral in de planten die bijna geen trichomen hadden was er veel GRAS9 aanwezig.

Sterk inzoomend op de bladeren van verschillende tomatenrassen zijn de trichomen zichtbaar. Aan de hand van de hoeveelheid trichomen verdeelde de onderzoekers de rassen in twee groepen, een met veel en een met weinig trichomen. De witte bar geeft aan hoe lang 500 µm in de foto is. Overgenomen van Shi, Y., et al., (2025)

Dit suggereert dat GRAS9 de vorming van trichomen tegengaat. Om dit te bevestigen creëerde de onderzoekers planten zonder GRAS9. Deze planten veel hariger. Ook bleken deze planten meer lading voor de chemische mijnen te produceren. Maar GRAS9 leek de genen hiervoor niet direct aan te sturen.

Voor het vinden van de tussen persoon, of gen regulator in dit geval, doken de onderzoekers de literatuur in. In een eerder onderzoek was namelijk gebleken dat een van de genen die GRAS9 kan aansturen MYC1 is.

MYC1 voor harigheid

Om te bevestigen dat MYC1 inderdaad de schakel is die de onderzoekers zochten keken de onderzoekers eerst of MYC1 aanwezig was in de trichomen van GRAS9 loze planten. Dit bleek het geval te zijn. Daarop creëerde de onderzoekers planten zonder of juist met meer MYC1. Planten met meer MYC1 waren net zoals GRAS9 loze planten hariger met meer chemische mijnen. Maar was MYC1 afwezig in de plant, dan waren er ook geen trichomen. Ook kruiste de onderzoekers planten zonder GRAS9 met planten zonder MYC1. De nakomelingen van deze planten leken heel erg op planten die alleen MYC1 miste. MYC1 was dus inderdaad de gezochte schakel.

De grote vraag van dit alles is natuurlijk of meer trichomen ook voor minder plaag insecten zorgen. Hiervoor stelde de onderzoekers de planten bloot aan bladluizen en spintmijten. Planten zonder GRAS9 of meer MYC1 waren minder beschadigd door bladluizen als spintmijten. Dit in tegenstelling tot planten zonder MYC1 die waren juist meer beschadigd.

GRAS9 controleert dus samen met MYC1 hoeveel trichomen er op een plant aanwezig zijn. Dit maakt ze interessante doelwitten voor veredelaars. Omdat harige planten beter resistent zijn tegen plaag insecten.

Literatuur

Shi, Y., Wang, Y., Pan, Y., Deng, C., Zeng, T., Su, D., Lu, W., Lin, Y., Han, J., Deng, W., Wu, S., Liu, Y., Li, N., Li, J., Dong, B., Abid, G., Bouzayen, M., Pirrello, J., Li, Z. and Huang, B. (2025), The SlGRAS9-SlMYC1 regulatory module controls glandular trichome formation and modulates resilience to pest in tomato. Plant J, 122: e70183. https://doi.org/10.1111/tpj.70183

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.