Synchronised flowers

Synchronised flowers

Plants synchronise the opening of their flowers with the scent production of those flowers. But how this is regulated is still not completely clear. Now a group of Korean researchers found the circadian gene that coordinates this synchrony.

The flowers of the coyote tobacco (Nicotiana attenuata) have a clear distinct rhythm. When they are ready, they open only at night for two, maybe three nights in a row. They close again during the day. In addition, at night, when they are open, the flowers emit benzylacetone to attract pollinators like the hawkmoths.

In order to find out how the plant regulates this, the researchers created two mutant plants that missed a functional clock gene. The first, missing LHY, opened its flowers two hours ahead of schedule. The second, missing ZTL, kept to the schedule, but only partially opened its flowers and emitted hardly any scent.

Master regulator

Using these two mutants the researchers then set out to find the gene that regulates LHY, ZTL, flower opening and scent emission. They did this by looking at the genes that were active during the time of flower opening and scent emission under normal conditions, but not in the LHY and ZTL missing plants. This allowed them to narrow the possible genes down to two: COL5 and BBX24.

To find out which of the two was the likely master switch, the researchers looked at where in the plant they were active. Finding that BBX24 was active in the stem, leaves, pedicel, and style. COL5 in contrast was mainly active in the corella, also called petals. As it are the petals that move when flowers open, the researchers investigated COL5 further.

The researchers subsequently analysed plants without COL5. Finding that these just like plants missing ZTL, plants missing COL5 did not completely open their flowers. They also produced hardly any scent. The reason behind the only partial opening of the flowers turned out to be that the cells on the inside of the petal (when the flower was closed) of plants without COL5 did not stretch that much during the opening of the flower as they did in plants with COL5. This restricted the movement of the petals.

Also in Petunia

Lastly the researchers wanted to find out if COL5 has a similar function in related plants. Therefore, the researchers looked up this gene in petunia. Petunia flowers, like those of coyote tobacco, emit scent during the night. Although the flowers once opened don’t close during the day. When the researchers created COL5 missing petunia plants, they found that these plants also had a reduced scent production during the night.

Moreover, by studying the flowers of petunia more closely, the researchers found that petunias do move the petals of their flowers in a day and night rhythm. At night the petals are curved backwards, as if the plant likes to open its flower even more than it already is. Sowing that petunia, just as coyote tobacco, synchronises its flower opening with scent emission.

Literature

Yuri Choi, Moonyoung Kang, Hyeonjin Kim, Taein Kim, Eunae Park, Jumi Kim, Hyunwoo Kim, Hyejung Yun, Hangah Lim, Youngbin Oh, Giltsu Choi, Sang-Gyu Kim, CONSTANS-LIKE 5 facilitates flower opening and scent biosynthesis in Solanaceae, The Plant Cell, Volume 38, Issue 2, February 2026, koag016, https://doi.org/10.1093/plcell/koag016

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

Gesynchroniseerde bloemen

Gesynchroniseerde bloemen

Planten synchroniseren het openen van hun bloemen met de geur productie door die bloemen. Maar hoe dit is gereguleerd is niet helemaal duidelijk. Nu heeft een groep Koreaanse onderzoekers het gen gevonden dat dit allemaal coördineert.

De bloemen van Nicotiana attenuate hebben een duidelijk ritme. Wanneer ze er klaar voor zijn gaan ze alleen open gedurende de nacht voor twee, misschien drie nachten op een rij. Gedurende de dag gaan de bloemen weer dicht. Tegelijkertijd, stoten de bloemen s’ nachts, wanneer ze open zijn, benzylacetone uit om bestuivers zoals pijlstaartvlinders te lokken.

Om uit te vinden hoe deze planten dit reguleren creëerde de onderzoekers twee mutanten met een missend essentieel gen van de biologische klok. De eerste, die LHY miste, opende z’n bloemen twee uur eerder dan gepland. De tweede, die ZTL miste, hield zich aan de planning, maar opende z’n bloemen maar gedeeltelijk, zonder dat ze een geur produceerde.

Master regulator

Met behulp van deze twee mutanten gingen de onderzoekers op zoek naar het gen dat LHY, ZTL, bloem opening en geur emissie reguleert. Dit deden ze door te kijken naar de genen die onder normale omstandigheden actief zijn gedurende de tijd dat de bloem open is en geur verspreidt, maar niet in de LHY- en ZTL-loze planten. Dit maakte het mogelijk om de hoeveelheid opties tot twee te reduceren: COL5 en BBX24.

Om uit te vinden welke van de twee de masterswitch is bekeken de onderzoekers waar in de plant deze genen actief waren. BBX24 bleek actief te zijn in de stengel, de bladeren, bloemsteel en de stempel. COL5 daar en tegen was alleen actief in de kroonbladeren. Omdat het de kroonbladeren zijn die bewegen wanneer de bloemen openen besloten de onderzoekers om COL5 verder te bestuderen.

Vervolgens bestudeerde de onderzoekers planten zonder COL5. Deze planten gedroegen zich net als de ZTL missende planten. De planten zonder COL5 opende hun bloemen maar gedeeltelijk. Ook produceerde ze nauwelijks geurstoffen. De rede voor deze gedeeltelijke opening bleek te liggen bij de cellen aan de binnenkant van de kroonbladeren (wanneer de bloem gesloten was), bij bloemen zonder COL5 strekte deze cellen bij het opengaan zich minder uit, waardoor de bewegingsvrijheid van de kroonbladeren kleiner was.

Ook in petunia

Als laatste zochten de onderzoekers uit of COL5 een vergelijkbare functie in gerelateerde planten heeft. Hiervoor zochten de onderzoekers het gen op in Petunia. De bloemen van petunia stoten net als die van Nicotiana attenuata s’ nachts geurstoffen uit. Alhoewel de bloemen als ze eenmaal geopend zijn ook overdag open blijven. Nadat de onderzoekers COL5 missende petunia planten gecreëerd hadden ontdekte dat ook deze planten een verminderde geur productie gedurende de nacht hadden.

Daarnaast bestudeerde de onderzoekers petunia bloemen nog eens extra goed. Zo ontdekte de onderzoekers dat deze hun kroonbladeren bewegen in een dag en nacht ritme. S’ nachts bewogen de bladeren zich nog eens extra naar achteren, alsof de bloem nog meer open wilde dan die al was. Dit laat zien dat petunia net als Nicotiana attenuata, z’n bloem opening synchroniseert met z’n geur emissie.

Literatuur

Yuri Choi, Moonyoung Kang, Hyeonjin Kim, Taein Kim, Eunae Park, Jumi Kim, Hyunwoo Kim, Hyejung Yun, Hangah Lim, Youngbin Oh, Giltsu Choi, Sang-Gyu Kim, CONSTANS-LIKE 5 facilitates flower opening and scent biosynthesis in Solanaceae, The Plant Cell, Volume 38, Issue 2, February 2026, koag016, https://doi.org/10.1093/plcell/koag016

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.

Good smelling tomatoes

Good smelling tomatoes

Nobody wants a juicy tomato with no taste. Still breeders managed to get those when selecting for pest resistant varieties with bigger tomatoes. Over the years it has become clear that volatile molecules coming from the tomato are just as big as a contributor to the flavour of tomatoes as the flavour molecules in the tomatoes themselves. But giving those volatiles back turned out not as easy as it sounds. Now a group of Korean researchers found out that losing a single gene that regulates the degradation of chloroplasts also influences the production of volatile molecules.

STAY-GREEN1 is the name of that gene that regulates chloroplast degradation. In its absence leaves are staying green and active for longer, as if they defy the natural aging process. The fruits of tomato plants without STAY-GREEN1, which do ripen and turn red, also have a longer shelf life. But if this actually translates into a tomato with a richer scent pattern was unknown.

More scent molecules

To find out the researchers analysed the volatile molecules from six stages of ripening tomatoes with and without STAY-GREEN1. The first thing they noticed was that the volatile profile of the tomatoes with STAY-GREEN1 at each of the ripening stages was different from the profile of tomatoes without STAY-GREEN1. But that was not all, the tomatoes without STAY-GREEN1 produced also more volatiles. These differences resulted in that the over ripe tomatoes without STAY-GREEN1 had a completely different volatile profile that over ripe tomatoes with STAY-GREEN1.

To investigate this in more detail the researchers analysed the how active the genes were that are involved in the production of these volatiles. Some of the genes did not show any differences between tomatoes with and without STAY-GREEN1. But others did, especially those responsible for key stages of volatile production. Suggesting that STAY-GREEN1 influences the activity of genes involved in volatile compound production.

Chromoplasts

Lastly the researchers analysed the chloroplast themselves. They noticed that when the fruits ripened, those chloroplasts in plants without STAY-GREEN1 transitioned faster into chromoplasts, orange and red pigment producing organelles. The authors say that it is likely this faster transition that contribute to the higher volatile levels in those STAY-GREEN1 free tomatoes.

The question that remains after all this talk about how tomatoes with a richer volatile profile taste better, is if those STAY-GREEN1 free tomatoes actually taste better that the tomatoes with STAY-GREEN1. Unfortunately, the researchers do not mention this. Likely because strict regulations about eating your altered tomatoes before rigorous safety testing.

Literature

Jae-In Chun, Ga-Hae Han, Seong-Yeop Kim, Seong-Min Kim, Gab-Jung Kim, Bokyeong Kim, Jae Kwang Kim, Jwa Yeong Cho, Ho-Youn Kim, Jin-Ho Kang, Mutation of STAY-GREEN 1 in tomato increases volatile organic compounds during fruit ripening, Plant and Cell Physiology, 2026;, pcag018, https://doi.org/10.1093/pcp/pcag018

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

Goed ruikende tomaten

Goed ruikende tomaten

Niemand wil een sappige tomaat zonder smaak. Toch kregen veredelaars smaakloze tomaten na het selecteren op plaag resistente rassen met grotere tomaten. Met de jaren werd het duidelijk dat de vluchtige stoffen van de tomaat een net zo’n grote bijdrager zijn van de smaak als de smaak moleculen in de tomaten. Maar het terugbrengen van deze vluchtige stoffen is nog niet zo makkelijk als het lijkt. Nu heeft een groep van Koreaanse onderzoekers ontdekt dat een enkel gen dat de afbraak van bladgroenkorrels reguleert ook de productie van vluchtige stoffen beïnvloed.

STAY-GREEN1 is de naam van het gen dat de afbraak van bladgroenkorrels reguleert. In de afwezigheid van dit gen blijven de bladeren langer groen en actief, alsof ze de natuurlijke verouderingsprocessen tarten. Het fruit van tomatenplanten zonder STAY-GREEN1, die gewoon rijpen en rood worden, hebben ook een langere houdbaarheid. Maar of dit zich ook vertaald in een tomaat met een rijker geur profiel was onbekend.

Meer geur moleculen

Om dat uit te vinden analyseerde de onderzoekers de vluchtige stoffen tijdens de zes rijpingsstadia in tomaten met en zonder STAY-GREEN1. Het eerste dat opviel dat het profiel van de vluchtige stoffen tijdens elk van de verschillende rijpingsstadia verschillend was tussen de tomaten met en zonder STAY-GREEN1. Maar dat was niet alles. De tomaten zonder STAY-GREEN1 produceerde ook meer geurstoffen. Deze verschillen resulteerde in dat overrijpe tomaten zonder STAY-GREEN1 een totaal verschillend vluchtige stoffen profiel hadden dan overrijpe tomaten met STAY-GREEN1.

Dit verder onderzoekend analyseerde de onderzoekers hoe actief de genen waren die betrokken zijn bij de productie van vluchtige stoffen. Sommige van deze genen lieten geen verschil zien tussen tomaten met en zonder STAY-GREEN1. Maar andere deden dat wel, voornamelijk genen die zich op sleutelposities bevonden van de productie van de vluchtige stoffen. Dit suggereert dat STAY-GREEN1 de activiteit van de genen betrokken bij de productie van vluchtige stoffen beïnvloed.

Chromoplasten

Als laatste keken de onderzoekers naar de bladgroenkorrels. Het viel ze op dat tijdens het rijpen van de vruchten, de bladgroenkorrels van de planten zonder STAY-GREEN1 zich sneller transformeerde in zo genaamde chromoplasten, oranje en rode pigment producerende organellen. Volgens de auteurs is het waarschijnlijk dat de snellere transformatie bijdraagt aan de hogere hoeveelheid aan vluchtige stoffen in de STAY-GREEN1 loze tomaten.

Op de overgebleven vraag, na dit verhaal over hoe tomaten met een rijker geurprofiel, is of deze STAY-GREEN1 loze tomaten ook beter smaken dan tomaten met STAY-GREEN1. Helaas doen de onderzoekers hier geen melding van. Waarschijnlijk vanwege strikte regulatie met betrekking tot het eten van je aangepaste tomaten voor dat het uitgebreid is getest of dat wel veilig is.

Literatuur

Jae-In Chun, Ga-Hae Han, Seong-Yeop Kim, Seong-Min Kim, Gab-Jung Kim, Bokyeong Kim, Jae Kwang Kim, Jwa Yeong Cho, Ho-Youn Kim, Jin-Ho Kang, Mutation of STAY-GREEN 1 in tomato increases volatile organic compounds during fruit ripening, Plant and Cell Physiology, 2026;, pcag018, https://doi.org/10.1093/pcp/pcag018

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.