The growth or defence dilemma

The growth or defence dilemma

Young plants are often extra sensitive for insect damage. One well-placed bite and the plant is gone. Sap sucking insects also have a big impact. But it is not as easy as increasing its defence a study of Chinese researchers shows in Scientific Advances.

Not only are young plants extra sensitive, insects also prefer them over older plants. But how older they get, the more their defence is up, and the less herbivory takes place. The researchers decided to investigate how a plant is regulating this.

They studied how much of the defence hormones young and old Nicotiana benthamiana plants make. It turned oy that old plants make more of the hormone SA than young plants. The other defence hormone, JA, did not show an age dependent increase.

The growth hormone auxin puts a brake on age dependent defence

With this the researchers had a way to decipher hoe the plant is regulating age dependent defence. First the researchers found out via which pathway the plant produces SA. Coming to the conclusion that this goes via the PAL6 enzyme.

Subsequently the researchers analysed which gen regulator regulates the expression of PAL6, MYB42, and which gen regulators in turn activate this gene, ARFF18La/b. Thereby confirming each time if, when this gene is activated earlier in the life of the plant, the age dependent defence is also activated earlier, what turned out to be.

Now are ARF gen regulators regulated by the growth hormone auxin. Raising the question of the effect of auxin on the defence. When the researchers gave extra auxin to old plants, then their defence was turned down, they were more sensitive for sap sucking insects.

The defence hormone SA inhibits auxin

The question that remained for the researchers was how auxin managed this. To find out the researchers tested the influence of auxin on the activation of PAL6, MYB42, and ARF18La/b. They noticed that auxin did not hinder the activation of PAL6 by MYB42, or MYB42 by ARF18La/b. But that there was less MYB42 and ARF18La/b when there was more auxin. For ARF18La/b this, it turned out, it was not because the gene was less activated through auxin, there was nevertheless less ARF18La/b precent.

Auxin was thus responsible for the degradation of ARF18La/b mRNA. This often occurs via a miRNA who labels its target mRNA for degradation. After a search through the miRNA database, miR160c turned out to be a good match. In plants that produced more miR160c the there was no age dependent defence. While in plants who got at a young age less miR160c had also activated their age dependent defence earlier. In addition, it turned out that auxin directly turns on miR160c.

Now the researchers found out that auxin was the brake for age dependent defence, there remained one question. Why was a brake needed? To find out the researchers grew plants in the presence of SA. These plants it turned out remained small, because there was hardly any auxin precent. For young plants it is the choice between growth or defence.

Literature

Wen-Hao Han et al., Auxin-salicylic acid seesaw regulates the age-dependent balance between plant growth and herbivore defense.Sci. Adv.11,eadu5141(2025). https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adu5141

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

Het groei of verdedigingen dilemma

Het groei of verdedigingen dilemma

Jonge plantjes zijn vaak extra gevoelig voor insectenvraat. Een goedgeplaatste hap, en weg plant. Ook de impact van zap-zuigende insecten is groot. Maar zo eenvoudig als de verdediging een tandje hoger zetten is het niet laat onderzoek van Chinese onderzoekers in Scientific Advances zien.

Niet alleen zijn jonge plantjes extra vatbaar, insecten blijken er ook nog eens een voorkeur te hebben voor jong groen. Maar hoe ouder hoe meer de verdediging van planten op order is en hoe minder insectenvraat voorkomt. De onderzoekers besloten te onderzoeken hoe de plant dit regelt.

Hiervoor bestudeerde de onderzoekers hoeveel verdedigingshormonen jonge en oude Nicotiana benthamiana planten aanmaakte. Het bleek dat de oude planten meer van het hormoon SA hadden dan jonge planten. Het andere verdedigingshormoon, JA, vertoonde geen verhoging naarmate de planten ouder waren.

Het groeihormoon auxine remt de leeftijdsafhankelijke verdediging

Hiermee hadden de onderzoekers een middel in handen om uit te pluizen hoe de plant leeftijdsafhankelijke verdediging regelt. Als eerste plozen uit ze via welke weg de plant SA voor leeftijdsafhankelijke verdediging loopt. Hier kwamen ze bij de weg die via het PAL6 enzym loopt.

Vervolgens bestudeerde de onderzoekers welk gen regulator het PAL6 gen aanzet, MYB42, en welke gen regulators dit gen weer aanzetten, ARF18La/b. Daarbij elke keer nagaan of bij eerder aanwezigheid van deze gen regulators ook de verdediging eerder op gang komt, wat het geval bleek te zijn.

Nu worden ARG gen regulators gereguleerd door het groeihormoon auxine. De daaropvolgende vraag was dan ook hoe beïnvloed auxine op de verdediging? Voedde de onderzoekers auxine aan oude planten dan ging hun verdediging uit, en waren de planten vatbaarder voor zap zuigende insecten.

Het verdedigingshormoon SA onderdrukt auxine

De vraag waar de onderzoekers nog mee bleven zitten was hoe auxine dit voor elkaar kreeg. Daarom testte de onderzoekers de invloed van auxine op de regulatie van PAL6, MYB42 en ARF18La/b. Hierbij viel op auxine de activatie van PAL6 door MYB42 en van MYB42 door ARF18La/b niet hinderde. Maar dat er minder MYB42 en ARF18La/b was naarmate er meer auxine was. Voor ARF18La/b bleek dit niet te komen doordat het gen door auxine minder aanstond, maar er was desondanks minder ARF18La/b mRNA aanwezig.

Auxine zorgde er dus voor afbraak van ARF18La/b mRNA. Dit gebeurt vaak met behulp van miRNAs die het desbetreffende mRNA labelt voor afbraak. Na een speurtocht in de miRNA database bleek miR160c een goede match. In planten die meer miR160c hadden was er geen leeftijdsafhankelijke verdediging. Terwijl in planten die op jeugdige leeftijd al minder miR160c hadden ook de verdediging al aanstond. Daarnaast bleek auxine miR160c direct aan te zetten.

Nu de onderzoekers uitgeplozen hadden dat auxine de rem is op de leeftijdsafhankelijke verdediging was er nog een vraag. Waarom was die rem nodig? Om dat uit te zoeken groeide de onderzoekers de planten in de aanwezigheid van SA. Wat bleek de planten groeide nauwelijks, doordat er minder auxine aanwezig was. Voor jonge plantjes blijft dus de afweging groeien of mezelf verdedigen. 

Literatuur

Wen-Hao Han et al., Auxin-salicylic acid seesaw regulates the age-dependent balance between plant growth and herbivore defense.Sci. Adv.11,eadu5141(2025). https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adu5141

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.

Asymmetric flowers

Asymmetric flowers

Left-right asymmetry breaks with the expected symmetry. Think of flowers with their style and anthers located respectively left and right of the middle. Now, a group of international researchers show how a plant breaks with symmetry.

Some flowers are asymmetrical, their style and anthers are located at opposite sides of the middle. Plants do this to prevent self-pollination. But also, pollinators are dusted asymmetrical with pollen. To make sure that the flowers will get pollinated, is in a part of the population the asymmetry reversed. So, while in one part of the population the style is at the left, in the other part of the population the style will be at the right of the middle.

There are two ways a plant can regulate this. It can be genetically determined, for example with dominant and recessive versions of a gene. But it can also be that environmental factors are influencing the asymmetry. The researchers decided to find this out for the South African Cyanella alba. A long-lived plant that flowers each year from a new growth centre with multiple yellow flowers. Mostly with the same left-right asymmetry.

Cyanella alba has is no genetic basis for its left-right asymmetry of its flowers

Because of the flower phenotype the researchers expected that the asymmetry was genetically organised. To confirm this, and to find out which gene was responsible the researchers read the genomes of 25 Cyanella alba plants. In 15 the style was located left and in 10 at the right side of the middle. To the surprise of the researchers, it turned out that there was no genetic basis for the observed asymmetry.

Subsequently the researchers studied 188 plants for multiple years. During this they noticed that in about half of the plants for which the style was located at the right, that in the subsequent year the style was at the left. Closer observation showed that not only the style switched orientation but the rosette from which the flowers grow as well. When the leaves of the rosette grew clockwise then the style of the flowers would be left of the middle. But when the leaves in the rosette grew counterclockwise the style of the flowers would be right of the middle.

Applying auxin can reverse the left-right asymmetry

The next question that the researchers studied was how the flower actually got asymmetric. By closely observing the researchers noticed that that the carpels at the top of the flower did not stretch evenly. This created a mechanical asymmetry at the base of the style and the anthers. The farther stretching carpel forced the style away into the opposite direction and pulled the anthers towards it.

Because the asymmetric distribution of the plant hormone auxin plays a role asymmetry in plants the researchers checked if this was here also the case. By applying auxin at the base of the developing carpels, the researchers could switch the left-right asymmetry.

Although this study shines light on how Cyanella alba gets it asymmetric flowers, we are left with the question how the rosette gets its direction. The clockwise or counterclockwise twisting of the leaves of the rosette must be a reaction to something in its environment. But what it precisely is that the plant reacts to remains elusive.

Literature

Robertson, C., Xue, H., Saltini, M. et al. Spiral phyllotaxis predicts left-right asymmetric growth and style deflection in mirror-image flowers of Cyanella alba. Nat Commun 16, 3695 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-58803-5

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

Asymetrische bloemen

Asymmetrische bloemen

Links-rechts asymmetrie breekt de symmetrie die we verwachten. Denk aan bloemen waar de stamper en de meeldraden respectievelijk links en rechts van het midden zitten. Nu laat een groep internationale onderzoekers zien hoe de plant de symmetrie verbreekt.

Sommige bloemen zijn asymmetrisch, hun stamper en meeldraden zitten elk aan een kant van het midden. Dit doen ze om zelfbevruchting te voorkomen. Maar ook bestuivers nemen daardoor de stuifmeel asymmetrisch mee. Om ervoor te zorgen dat de bloemen toch bevrucht raken is in een deel van de populatie de asymmetrie omgekeerd. Dus waar in het ene deel de stuifmeeldraden aan de linkerkant zit, zitten ze in het andere deel aan de rechterkant van het midden.

De plant kan dit op twee manieren regelen. Zo kan het genetisch bepaald zijn, bijvoorbeeld met een dominante en recessieve versies van een gen. Maar het kan ook dat omgevingsfactoren de doorslag geven. De onderzoekers besloten dat uit te zoeken voor de Zuid-Afrikaanse Cyanella alba. Een meerjarige plant waar elk jaar vanuit een nieuw groeikern meerdere gele bloemen groeien. Meestal allemaal met dezelfde links-rechts asymmetrie.

In Cyanella alba is er geen genetisch oorzaak voor de links-rechts asymmetrie van de bloemen

Vanwege de bloem fenotype verwachte de onderzoekers dat de asymmetrie genetisch geregeld was. Om dat te bevestigen en uit te zoeken welk gen verantwoordelijk was lazen de onderzoekers het genoom van 25 Cyanella alba planten af. In 15 zaten de stuifmeeldraden aan de rechterkant en in 10 aan de linkerkant. Tot hun verbazing bleek er geen genetische basis voor de asymmetrie te zijn.

Hierop volgend bestudeerde de onderzoekers de 188 planten voor meerdere jaren. Hierbij viel op dat ongeveer de helft van de planten waarbij de stuifmeeldraden aan de linkerkant zaten ze in het daaropvolgende jaar aan de rechterkant zaten. Bij nadere bestudering bleek niet alleen de asymmetrie van de bloem omgedraaid te zijn, maar ook die van de rosette waaruit de bloemen groeide.  Groeide de bladeren aan de stengel met de klok mee dan zaten de stuifmeeldraden in de bloemen aan de rechterkant. Maar wanneer de bladeren aan de stengel zich tegen de klok in ontwikkelde dan zaten de stuifmeeldraden in de bloemen aan de linkerkant.

Het aanbrengen van auxine kan de links-rechts asymmetrie omkeren

De volgende vraag die de onderzoekers onderzochten was hoe de asymmetrie in de bloem tot stand kwam. Hiervoor bestudeerde de onderzoekers de ontwikkeling van de bloem goed. Zo zagen ze dat de bovenste bloemblaadjes zich niet even ver uitstrekte. Dit creëerde een mechanische asymmetrie aan de basis van de stamper en de stuifmeeldraden. Het meer uitstrekkende bloemblad duwt als ware de stamper van zich af, en trekt daarbij de stuifmeeldraden naar zich toe.

Omdat asymmetrische verdeling van het planthormoon auxine een rol speelt bij asymmetrie in planten, onderzochten de onderzoekers of dat hier ook het geval was. Door auxine aan de basis van de ontwikkelende bloemblaadjes aan te brengen konden de onderzoekers de links-rechts asymmetrie omkeren.

Al heldert dit onderzoek Cyanella alba bloem asymmetrie op, we blijven met de vraag zitten wat zorgt voor de richting van de vorming van het bladrosette. De richting van de draaiing moet haast wel een reactie op de omgeving zijn. Maar waar de plant precies op reageert is niet bekend.

Literatuur

Robertson, C., Xue, H., Saltini, M. et al. Spiral phyllotaxis predicts left-right asymmetric growth and style deflection in mirror-image flowers of Cyanella alba. Nat Commun16, 3695 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-58803-5

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.