Calling sign

Calling sign

Orchids even before they germinate they are dependent on their symbiotic fungal partner. Their seeds lack the stored energy that seeds of other species have. Now Chinese researchers show that orchid seeds are not waiting for their fungus to arrive but actively entice them with signalling molecules doubling as carbon source.

In the symbiosis between orchids and their fungal partners the roles are clear. The orchids provide the carbon and the fungus provides the rest of the nutrients. But that is after their symbiosis is established. What about before that, the researchers decided to investigate that for the orchid Cremastra appendiculata and its symbiotic partner Coprinellus disseminates.

Calling out

Due to their tiny appearance and lack of energy storage it was initially believed that orchid seeds had to wait passively for the right fungus to turn up. And that the fungus provided all the initially required carbon. However there where signs that orchid seeds send out signals that allows its fungal partner to find it.

To confirm that this was indeed the case, the researchers grew their orchid seeds and fungus on the same plates. Noticing that the fungus grew its hyphae towards the orchid seeds. They also noticed that on media that contained the exudates that the seeds released, but not the seeds themselves, the fungus grew more than on control plates. Indicating that orchid seeds indeed release signal molecules that help the fungus to find it. In addition, the researchers also noticed those signal molecules also stimulate the germination of the orchid seed itself.

Double as nutrients

The researchers identified the two signalling molecules that the orchid releases as 4‐methoxybenzoyl glucoside and p‐methoxybenzoic acid. Both showed to promote the fungal hyphae growth and seed germination. Due to their close resemblance to molecules that the fungus is known to break down the researchers checked if this was also the case for the signalling molecules. Which was indeed the case, the fungus breaks down the signalling molecules so it can use their carbon as building blocks.

So orchid seeds not only let their symbiotic fungal partner know where they are. They also provide the fungus with their first taste of what is to come if they agree to the symbiosis. The question that remains is how do the orchid seeds know when to release those calling signs? Especially as those signs double as a germination stimulus. So, is the fugus calling first and are orchid seeds simply responding, or are the orchid seeds taking a big all or nothing risk when calling out of the blue?

Literature

Liu, Z., Wang, Y.-D., Xiao, B., Xu, C.-Q., Chen, Y., Liu, K.-P., Zhao, X.-H., Yang, J., Niu, J.-F., Xing, X.-K. and Ding, G. (2026), Phenolic exudates from orchid seeds as nutrients chemically attract fungi. J. Integr. Plant Biol.. https://doi.org/10.1111/jipb.70368

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

Visitekaartje

Visitekaartje

Orchideeën zijn al voor hun ontkieming afhankelijk van hun symbiotische schimmel partner. Hun zaden missen de opgeslagen energie die zaden van andere soorten wel hebben. Nu laten Chinese onderzoekers zien dat Orchideeën zaden niet wachten op de aankomst van hun schimmel, maar dat ze die actief lokken met signaalmoleculen die ook dienstdoen als een koolstofbron.

In de symbiose tussen orchideeën en hun schimmel partners zijn de taken duidelijk. De orchideeën zorgen voor de koolstof en de schimmel voor de rest van de voedingstoffen. Maar dat is nadat hun symbiose is gestart. Maar hoe zit het daarvoor, de onderzoekers besloten dat te onderzoeken voor de orchidee Cremastra appendiculata en de symbiotische schimmel partner Coprinellus disseminates.

Hier ben ik

Vanwege hun minuscule voorkomen en de afwezigheid van energy opslag was de gedachte dat orchideeën zaden passief moesten wachten totdat de juist schimmel zich liet zien. En ook dat de schimmel in het begin alle voedingstoffen leverde, ook de koolstof. Er waren echter ook tekenen dat orchideeën zaden signalen uitzenden zodat hun schimmel partner hun kan vinden.

Om dit te bevestigen dat dit inderdaad het geval was, groeide de onderzoekers hun orchideeën zaden en schimmel op dezelfde platen. Ze zagen dat de schimmel z’n schimmeldraden richting de orchideeën zaden groeide. Het viel de onderzoekers ook op dat media die de stoffen bevatte die de orchideeën zaden uitstoten, maar niet de zaden zelf, de schimmel beter groeide dan op de controle media. Wat suggereert dat de orchideeën zaden inderdaad signaalmoleculen uitstoten om de schimmel te helpen in z’n zoektocht. Daarnaast zagen de onderzoekers ook dat die uitgestoten signaalmoleculen ook de zaden sneller deed ontkiemen.

Ook voedingstof

De onderzoekers identificeerde twee signaalmoleculen de die orchideeën zaden uitstoten als 4‐methoxybenzoyl glucoside en p‐methoxybenzoic acid. Beide stimuleerde de groei van schimmeldraden en zaad ontkieming. Vanwege hun gelijkenis met moleculen waarvan bekent is dat de schimmel ze afbreekt, controleerde de onderzoekers of dat in dit geval ook zo was. Wat inderdaad zo bleek te zijn, de schimmel breekt de signaalmoleculen af zodat het hun koolstof als bouwsteen kan gebruiken.

Dus orchideeën zaden laten niet alleen hun symbiotische schimmel partner weten waar ze zijn. Ze leveren de schimmel ook een eerste proef van wat er te halen valt als ze de symbiose aangaan. De vraag die overblijft is hoe de orchideeën zaden weren wanneer ze hun visitekaartje moeten afgeven? Vooral omdat die ook dienstdoet as ontkiemingsstimulus. Dus laat de schimmel eerst iets van zich weten, of nemen de orchideeën zaden een grote alles of niets gok wanneer ze uit het niets iets van zich laten weten?

Literatuur

Liu, Z., Wang, Y.-D., Xiao, B., Xu, C.-Q., Chen, Y., Liu, K.-P., Zhao, X.-H., Yang, J., Niu, J.-F., Xing, X.-K. and Ding, G. (2026), Phenolic exudates from orchid seeds as nutrients chemically attract fungi. J. Integr. Plant Biol.. https://doi.org/10.1111/jipb.70368

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.

Subtle nudges

Subtle nudges

Most of us know penicillin as an antibiotic. It is made by the soil dwelling Penicillin rubens fungus. Now this fungus has many brothers and sisters, some of which like to nestle themselves between the cells of roots. For the plant this is positive as colonized plants grow more roots. Now a new study by Spanish a Czech researchers shows that Penicillin melinii enhances root growth with subtle nudges.

As a well-developed root system is a benefit for the plant, crops not excepted, the researchers looked if there where any microbes that could help. The only other criterium they had; the microbe also needs to like to grow under laboratory conditions, as that makes it easier to work with it.

The researchers found one that not only gave the model plant Arabidopsis (tale cress) more roots, but also quinoa and tomato plants. These last ones the researchers also gave the isolated microbe when growing in the field, these plants grew also more leaves and tomatoes. Showing that a bigger root system helps with getting a higher yield. Following this the researchers identified the microbe as the fungus Penicillin melinii.

Few clues

Now they knew which microbe made the plant grow extra roots, they wanted to know how. Starting with where in the root does it make its home. This they found was between the cells in the outer layers of the root. But, it did not make it into the veins.

Next up was finding out how this Penicillin helps plants to grow more roots. For this the researchers looked at which genes were more or less active in the roots colonized with the fungus compared to roots without the fungus. Surprisingly few it turned out. Most of those had to deal with how plants deal with intruders. But one other group stood out.

This other group consisted of genes that are involved in regulating lateral root development. These were slightly more active. To test if these were indeed the genes that the fugus needed for the induction of more root growth the researchers looked if the fugus could still promote root growth when plants missed one of these lateral root development genes. For one of them this was indeed the case, in plants without that gene, Penicillin could not promote root growth. For two others, which are part of bigger gene families, Penicillin could still promote root growth in plants missing those. So, the researchers suspect that some related genes might be taking over the function of the missing genes.

No auxin

Now, one of the main regulators of root branching is the plant hormone auxin. However, the researchers did not find any evidence that levels of auxin or any of the other plant hormones they looked at, was different between the fungus colonized roots and those that were not. Still wondering how the fungus manages this without auxin, they looked at the auxin distribution in the roots that were or were not colonized by the fungus. While finding more sites at which the root was preparing to grow a side root, they did not find any evidence that there was more auxin. Suggesting that the fungus indeed promote root branching without extra auxin.

So, Penicillin melilii colonized plants grow extra roots which helps them do better in general. But despite efforts to find out how this fungus does this, the researchers only find a few hints. But maybe the biggest discovery was that Penicillin only needs a subtle nudge to steer the plant to producing more roots. And this shows that a small gesture goes a long way.

Literature

Laura Gutierrez-Manso, et al., Penicillium melinii promotes root growth through subtle host reprogramming across model and crop species, Journal of Experimental Botany, 2026; erag396, https://doi.org/10.1093/jxb/erag396

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

Subtiele duwtjes

Subtiele duwtjes

De meeste van ons kennen penicilline als een antibiotica. Het wordt gemaakt door de in de grond levende Penicillin rubens schimmel. Nu heeft deze schimmel veel broertjes en zusjes, waarvan sommige ervan houden om zich te nestelen tussen de cellen van de wortel. Voor de plant is dit iets positiefs, gekoloniseerde planten groeien meer wortels. Nu laat een nieuwe studie door Spaanse en Tsjechische onderzoekers zien dat Penicillin melinii met subtiele duwtjes wortelgroei bevorderd.

Omdat een goed ontwikkeld wortel systeem in het voordeel is van de plant, gewassen niet uitgezonderd, keken de onderzoekers of er microben waren die konden helpen. Het enige andere criterium dat ze hadden was dat ze moesten kunnen groeien onder laboratoriumomstandigheden. Dat maakt ze tenslotte makkelijker om mee te werken.

De onderzoekers vonden er een die niet alleen de model plant Arabidopsis (zandraket) meer wortels gaf, maar ook quinoa en tomatenplanten. Die laatste groeide de onderzoekers ook samen met de geïsoleerde microben op de akker. Daar zagen ze dat de planten meer bladeren en tomaten groeide. Wat laat zien dat een groter wortelsysteem helpt met het verkrijgen van een grotere opbrengst. Hierna identificeerde de onderzoekers de geïsoleerde microbe als de schimmel Penicillin melinii.

Weinig aanwijzingen

Nu ze wisten met welke microbe ervoor zorgde dat de plant meer wortels groeide was de vraag hoe. Als eerste keken de onderzoekers naar waar Penecillin zich nestelde. De schimmel bleek alleen tussen de cellen te groeien in de buitenste cellagen van de wortel. Maar, het groeide niet in de vaatbundels.

Vervolgens was de vraag hoe deze Penicillin planten helpt met het groeien van meer wortels. Hiervoor keken de onderzoekers naar welke genen meer of minder actief waren in de met de schimmel gekoloniseerde wortel in vergeleken met de wortels die niet gekoloniseerd waren. verassend weinig. De meeste hiervan hadden te maken met hoe de plant reageerde op indringers. Maar een groep viel op.

Deze groep bestond uit genen die betrokken waren bij de regulering van zijwortel ontwikkeling. Deze genen waren net iets meer actief. Om te testen dat deze genen daadwerkelijk betrokken waren bij de door de schimmel gestimuleerde wortelgroei keken de onderzoekers wat er gebeurde in planten die deze genen niet hadden. In een geval was het gen in de plant nodig voor de door de schimmel gestimuleerde wortelgroei. Voor twee andere genen, die onderdeel zijn van grote gen-families, kon Penicillin nog steeds wortelgroei stimuleren als deze genen in de planten afwezig waren. De onderzoekers denken dat hier gerelateerde genen de functie van de missende genen overneemt.

Geen auxine

Nu is een van de voornaamste regulators van vertakking van de wortels het plantenhormoon auxine. Tegen de verwachting in konden de onderzoekers geen bewijs vinden dat de hoeveelheid auxine, of dat van andere plantenhormonen waarna ze keken, erg verschilde tussen de wortels die wel of niet gekoloniseerd waren. Niet overtuigd en nog steeds nieuwsgierig naar hoe de schimmel dit voor elkaar krijgt, keken de onderzoekers naar de distributie van de auxine in de wortels. Alhoewel de onderzoekers meer locaties zagen waar de wortel bezig was met de voorbereidingen voor het groeien van zijwortels, vonden ze hier geen extra auxine. Wat suggereert dat de schimmel wortelgroei inderdaad stimuleert zonder extra auxine.

Dus Penicilin melinii gekoloniseerde planten groeien extra wortels wat ze helpt om beter te groeien. Maar ondanks de moeite om uit te vinden hoe deze schimmel dit doet, konden de onderzoekers maar een paar aanwijzingen vinden. Maar misschien was dan ook wel de grootste ontdekking dat Penicillin maar een paar subtiele duwtjes hoeft te geven om de plant tot meer wortelgroei te bewegen. Wat laat zien wat een klein gebaar teweeg kan brengen.

Literatuur

Laura Gutierrez-Manso, et al., Penicillium melinii promotes root growth through subtle host reprogramming across model and crop species, Journal of Experimental Botany, 2026; erag396, https://doi.org/10.1093/jxb/erag396

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.