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.

Who killed the bullseye?

Who killed the bullseye?

Flowers are fascinating part of plants. Where the rest of the plant is dressed stylish green, flowers are more abundant in their style choice. With lots of colours and guises. Raising the question: how do they manage this?

In the recent publication ‘The genetic basis of replicated bullseye pattern reduction across the Hibiscus trionum complex’ this is precisely what the researchers led by Edwige Moyroud try to find out for the bullseye pattern in the flower-of-an-hour flowers.

Those flowers like the name suggests are only flowering for a few hours. But what is making this group of flowers so interesting is that their bullseyes are of different sizes and colours. To use this the group of Moyroud first analysed how the different flower-of-an-hour flowers are related to each other. They did this by reading the DNA of 11 related species. Subsequently they compared each of the 11 species with each other. This resulted in a phylogenetic tree visualizing the relatedness.

Subsequently the researchers studied the flowers of the 11 species. The analysed the pigments in the bullseye, but also the form and texture of the cells. Together with the information of the phylogenetic tree the researchers concluded that pigmentation was regulated separately from cell shape and texture.

Smaller bullseye

In addition, the researchers noticed that two extremes in bullseye pattern were closely related. In Hibiscus trionum CUBG the bullseye took up 15% of the petal space, while in H. richardsonii the bullseye covered only 3% of the petal. Resulting in the question: which gene or genes are responsible for the small bullseye in H. richardsonii?

The first step that the researchers took to solve this  was analysing the effect of crossing those two species. The prodigy appeared to look similar to H. trionum, but not completely. The next generation segeregated in three groups, in the first group the flowers looked like those of H. trionum, in the second group they looked like those of H. richardsonii, and in the third group looked just like the first generation to be somewhat in between. This, so say the researchers, suggests that a single gene is responsible for the bullseye size difference between H. trionum and H. richardsonii.

Subsequently the researchers looked at the first suspects: the pigment biosynthesis genes. Early in the petal development the gene for pigmentation was active in H. trionum, but only at the petal base. But now the researchers found something strange, when the researchers turned on the gene for pigmentation in the whole plant the plant did not get dark flowers. There was still a bullseye visible, but the rest of the petals were now pink-purple instead of white. But what really surprised the researchers that in half of the plants in which the pigmentation gene should be turned on, it wasn’t. Those flowers did not have any pigmentation at all. This, so explain the researchers, is showing that there is a regulating factor that turns of the gene.

New suspects

To find this regulating factor the researchers analysed which gen regulators were active in the different petal regio’s. Three got their attention. Two of those, BERRY1 and 2, were exclusively active in the petal base, while in contrast the third, CREAM1, was only active in the petal tip.

To figure out the effect of BERRY1 and CREAM1, the researchers developed plants in which BERRY1 or CREAM1 were always active. The flowers with the always active BERRY1 had pink petals instead of white, but with a just as noticeable bullseye. In plants with extra CREAM1 in contrasts, the bullseye was a few shades lighter but not absent.

Subsequently the researchers studied the effect of BERRY1 and CREAM1 on the pigment biosynthesis genes. Looking at how strongly the genes were active with extra BERRY1 or CREAM1. In petal tips of plants with extra BERRY1 more pigmentation genes were active. While in the petal base of plants with extra CREAM1 those genes were less active than normally. This, the researchers say, suggests that BERRY1 regulates the pigment biosynthesis genes, while CREAM1 (indirectly) inhibits those.

Lastly the researchers analysed if BERRY1 or CREAM1 were responsible for the smaller bullseye in H. richardsonii. For this they studied the difference in gene sequence between the genes from H. trionum and H. richardsonii. The gene for CREAM1 resulted in both species in the same protein. For BERRY1 however, the researchers found differences. One of those was responsible for a shorter inactive protein in H. richardsonii.

The culprit

To prove that BERRY1 was indeed responsible for the smaller bullseye the researchers determined the BERRY1 variant the prodigy of the crosses between H. trionum and H. richardsonii. Plants with flowers that look like those of H. trionum had two versions of the H. trionum BERRY1 variant. While plants with flowers that looked like those of H. richardsonii had two versions of the H. richardsonii BERRY1 variant. And the hybrid? I hear you think, those had one of each.

Interestingly this study once again proves that the most variation between flowers are due to loss of fuction. Remember those 11 flower-of-an-hour variants? In between those there were also five closely related variants with either red or yellow bullseyes. The group of Moyroud analysed BERRY1 in those variants as well. It turned out that variants with a red bullseye had a working BERRY1 variant, while the BERRY1 variant of those with a yellow bullseye was turned off. BERRY1 therefore regulates the size of the bullseye.

Literature

Yeo, M.T.S., Fairnie, A.L.M., Travaglia, V., Walker, J.F., Riglet, L., Zeyrek, S. and Moyroud, E. (2025), The genetic basis of replicated bullseye pattern reduction across the Hibiscus trionum complex. New Phytol, 247: 863-883. https://doi.org/10.1111/nph.70168

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

Wie vermoorde de bullseye?

Wie vermoorde de bullseye?

Bloemen zijn een fascinerend onderdeel van planten. Waar de rest van de plant is stijlvol groen pakken bloemen uit. Met tig kleuren en gedaantes. Dat roept de vraag op: hoe krijgen ze dat voor elkaar?

In de recente publicatie ‘The genetic basis of replicated bullseye pattern reduction across the Hibiscus trionum complex’ is dat precies wat onderzoekers onder leiding van Edwige Moyroud proberen uit te zoeken voor het bullseye patroon in drie-urenbloemen.

Deze bloemen bloeien zoals de naam suggereert maar een paar uur. Maar wat deze groep bloemen voor wetenschappers zo interessant maakt is dat hun bullseyes verschillende grote en kleuren aannemen. Om hier gebruik van te maken gingen de groep van Moyroud eerst na hoe de verschillende soorten drie-urenbloemen aan elkaar verwant zijn. Dit deden ze door het DNA van 11 verwante soorten uit te lezen. Om daarna na te gaan hoe veel elk van de 11 soorten op elkaar leken. Dit resulteerde in een stamboom die de verwantschap visualiseerde.

Vervolgens bestudeerde de onderzoekers de bloemen van elk van de elf soorten. Ze keken naar de pigmenten van de bullseye, maar ook naar de vorm en de textuur van de cellen. Samen met de informatie uit de stamboom concludeerde de onderzoekers dat de regulatie van de hoeveelheid pigment los gereguleerd is van de vorm en textuur van de bloemblad cellen.

Kleinere bullseye

Wat ook op viel was dat twee extremen in bullseye patroon nauw verwant waren. In Hibiscus trionum CUBG  nam de bullseye 15% van de bloembladeren in terwijl in H. richardsonii de bullseye maar 5 % van het bloemblad in nam. Dit leidde tot de vraag: welk gen of genen zijn verantwoordelijk voor de kleine bullseye in H. richardsonii?

De eerste stap die de onderzoekers namen om dit op te lossen was het analyseren van het effect van het kruisen van deze twee soorten. De nakomelingen van de kruising leken het meest op H. trionum, maar net niet helemaal. De generatie daarna segregeerde in drie groepen, de eerste had bloemen zoals H. trionum, de tweede bloemen zoals H. richardsonii, en de derde groep zat er net als de eerste generatie tussenin. Dit, zo zeggen de onderzoekers, suggereert dat een enkel gen verantwoordelijk is voor het verschil in bullseye grote tussen H. trionum en H. richardsonii.

Hierna keken de onderzoekers naar de eerste verdachten: de pigment biosynthese genen. Al vroeg in de ontwikkeling van de bloemblaadjes bleek het gen voor de pigment biosynthese in H. trionum actief te zijn, maar alleen in de bladbasis. Maar nu kwam iets geks, toen de onderzoekers het gen voor de pigment biosynthese in de hele plant aanzette, was het niet zo dat deze hele donkere bloemen kregen. Er was nog steeds een bullseye zichtbaar, maar de rest van de bloemblaadjes waren nu paars-roze in plaats van wit. Maar wat de onderzoekers echt verbaasde was dat in ongeveer de helft van de planten waarvan verondersteld kon worden dat het pigment biosynthese gen de hele tijd aanstaat dit niet het geval was. Daar was dan ook al het pigment in de bloemen verdwenen. Dit, zo stellen de onderzoekers, geeft aan dat er een regulerende factor aanwezig is die het gen heeft uitgezet.

Nieuwe verdachten

Om deze regulerende factor op te sporen gingen de onderzoekers na welke gen regulators aanwezig waren in de verschillende regio’s van bloembladeren. Drie trokken de aandacht van de onderzoekers. Twee, BERRY1 en 2, waren uitsluitend in de bladbasis aanwezig, in tegenstelling tot de derde, CREAM1, die uitsluitend in de tip van de bloembladeren aanwezig was.

Om het effect van BERRY1 en CREAM1 uit te zoeken ontwikkelde de onderzoekers planten waarin BERRY1 of CREAM1 altijd aanwezig waren. De bloemen van planten met altijd aanstaande BERRY1 hadden roze bloemblaadjes in plaats van witte, met een net zo opvallende bullseye. In planten met extra CREAM1 daar en tegen was de bullseye iets lichter van kleur maar niet geheel afwezig.

Vervolgens bestudeerde de onderzoekers het effect van BERRY1 en CREAM1 op de pigment biosynthese. Hiervoor keken ze hoe sterk de biosynthese genen aanstonden in de planten met extra BERRY1 of CREAM1. In planten met extra BERRY1 stond in de tip van het bloemblad het pigment biosynthese meer aan, terwijl in de bladbasis CREAM1 minder aanstond dan normaal. Dit, zo zeggen de onderzoekers, suggereert dat BERRY1 de pigment biosynthese genen aanstuurt, terwijl CREAM1 deze (indirect) afremt.

Als laatste gingen de onderzoekers na of BERRY1 of CREAM1 ook verantwoordelijk zijn voor de kleine bullseye in H. richardsonii. Hiervoor bestudeerde de onderzoekers de verschillen in gen sequentie van de genen van H. trionum en H. richardsonii. Het gen voor CREAM1 resulteerde in beide soorten in hetzelfde eiwit. Bij BERRY1 troffen de onderzoekers wel verschillen aan. Een daarvan resulteerde in een korter, inactief eiwit in H. richardsonii.

De schuldige

Om te bewijzen dat BERRY1 inderdaad verantwoordelijk was voor de kleine bullseye bestudeerde de onderzoekers welke BERRY1 variant de nakomelingen van de kruisingen tussen H. trionum en H. richardsonii hadden. Planten met bloemen die op die van H. trionum leken hadden twee versies van het H. trionum BERRY1 gen. Terwijl planten met bloemen die op die van H. richrdsonii leken twee versie van het H. richardsonii BERRY1 gen hadden. En de hybrid hoor ik je denken, die had van elke BERRY1 variant er een.

Het interessante aan deze studie is dat deze maar weer eens bewijst dat de meeste variatie tussen bloemen een gevolg zijn van functieverlies. Herinner je nog de 11 verschillend varianten van de drie-urenbloemen? Daar zaten ook vijf erg aan elkaar verwanten tussen met een rode of gele bullseye. De groep van Moyroud ging na wat het BERRY1 gen in deze varianten deed. Wat bleek, alleen de varianten met een rode bullseye had een werkende BERRY1 gen, in de varianten met een gele bullseye stond het BERRY1 gen uit. BERRY1 reguleert dus de grote van de bullseye.

Literatuur

Yeo, M.T.S., Fairnie, A.L.M., Travaglia, V., Walker, J.F., Riglet, L., Zeyrek, S. and Moyroud, E. (2025), The genetic basis of replicated bullseye pattern reduction across the Hibiscus trionum complex. New Phytol, 247: 863-883. https://doi.org/10.1111/nph.70168

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.