Overcoming salt stress with a one-two punch

Overcoming salt stress with a one-two punch

Plants don’t like too much salt, still there are plants that thrive in a salty environment. Now Japanese researchers show that Vigna marina thanks its extreme salt tolerance due to a two-pronged approach.

Vigna marina is a plant that lives on tropical beaches. As a result, this plant is salt tolerant. But surprisingly, Vigna marina is more salt tolerant than its close relatives which also live on the beach. It is also closely related to a salt sensitive crop species. The researchers asked themselves therefore: how does Vigna marina manage this?

To investigate this the researchers studied first where in Vigna marina the salt accumulates. But the researchers noticed that in Vigna marina there was hardly any salt accumulated, when it grew in a salty environment. Vigna marina did not in as much keep salt outside, but it was actively showing it the door.

The researchers discovered that the pumping out of salt out of the plant was keeping a diurnal rhythm. Whereby, during the day, when the plant takes up more water — and thus more salt — the plant pumps out more salt than during the night. The responsible pump turned out to be SOS2. The gene encoding this protein is active during the day, but rests at night.

The SOS1 gene in Vigna marinaI  is extra attractive to gene activators

Subsequently the researchers compared this pattern of SOS2 activity in Vigna marina with its nearest relatives. In each of the salt tolerant relatives SOS2 showed the same diurnal activity pattern. But not in the salt sensitive related crop species.

Still the researchers where not completely satisfied. Diving deeper into the salt tolerance of Vigna marina the researchers focused their attention to another salt pump, SOS1. This gene appeared to be constantly active in Vigna marina, it even did a bit extra during salt stress. In contrast, in Vigna marina nearest relatives, SOS1 was only active during salt stress. And in the salt sensitive crop relative, SOS1 wasn’t turned on at all. The reason why SOS1 is constantly on in Vigna marina, the researchers suspect, is that this gene is extra attractive to gene activators.

Because of this tow-pronged approach Vigna marina manages to survive in salty environments. First of all, through actively pumping out salt all the time, salt does not get a chance to accumulate in the plant. But even in the case salt does manages to find its way deeper into the plant, then the second salt pump is there to pump it out. This approach might turn out to be interesting for breeders of salt tolerant crops.

Literature

Noda, Y., Wang, F., Chankaew, S., Ariga, H., Muto, C., Iki, Y., Ohashi, H., Takahashi, Y., Sakai, H., Iseki, K., Ogiso-Tanaka, E., Suzui, N., Yin, Y.-G., Miyoshi, Y., Enomoto, K., Kawachi, N., Somta, P., Furukawa, J., Tomooka, N. and Naito, K. (2025), Diurnal Regulation of SOS Pathway and Sodium Excretion Underlying Salinity Tolerance of Vigna marina. Plant, Cell & Environment. https://doi.org/10.1111/pce.15402

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

Met een een-twee punch zout de baas

Met een een-twee punch zout de baas

Planten houden niet van te veel zout. Toch zijn er planten die goed toeven in een zoute omgeving. Nu laten Japanse onderzoekers zien dat bij Vigna marina z’n extreme zouttolerantie te danken heeft aan een tweeledige aanpak.

Vigna marina is een plant die veel op tropische stranden voorkomt. Zo doende is deze plant ook behoorlijk zouttolerant. Vigna marina heeft vier nauwe verwanten, twee daarvan leven ook in een zoute omgeving maar zijn minder tolerant. En de laatste, een gewas, is totaal niet zout tolerant. De onderzoekers vroegen zich daarom ook af: hoe doet Vigna marina dat?

Om dit te onderzoeken bestudeerde de onderzoekers eerst waar in Vigna marina het zout terecht komt. Maar wat op viel was dat in Vigna marina er nauwelijks spraken was van zoutophoping als het in een zout omgeving groeit. Vigna marina bleek zout niet zo zeer buiten de deur te houden, maar actief de plant uit te pompen.

De onderzoekers ontdekte dat dit wegpompen van zout overeenkwam met het dag en nacht ritme van de plant. Gedurende de dag, wanneer de plant meer water opneemt — en dus zout — pompt de plant harder dan gedurende de nacht. De verantwoordelijke pomp bleek SOS2 te zijn. Het gen voor dit zout pompend eiwit staat gedurende de dag aan, maar s’nachts uit.

Het SOS1 gen van Vigna marina is extra aantrekkelijk voor genaanzetters

Vervolgens vergeleken de onderzoekers het aan en uit patroon van SOS2 in de naaste verwanten van Vigna marinaI. In elk van de zouttolerante verwanten van Vigna marina vertoonde SOS2 hetzelfde dag en nacht ritme. Maar niet in het zoutgevoelige verwante gewas.

Toch waren de onderzoekers nog niet helemaal tevreden. Dus doken ze nog wat dieper in de zouttolerantie van Vigna marina. Een ander zout pompend gen, SOS1, bestuderend ontdekte de onderzoekers dat deze constant aanstaat in Vigna marina. Het deed er zelfs een stapje bovenop bij zout stress. Het verschil met z’n naaste verwanten: in de zouttolerante verwanten, ging SOS1 pas aan bij zoutstress. In het zoutgevoelige verwante gewas liet SOS1 het helemaal afweten. De rede waarom SOS1 waarschijnlijk constant aanstaat in Vigna marina is, zo ontdekte de onderzoekers, omdat het gen extra aantrekkelijk is voor gen aanzetters.

Door de dubbele aanpak lukt het Vigna marina om in een zoute omgeving te overleven. Door een van z’n zout pompen constant aan te hebben staan krijgt zout geen kans om zich in de plant te nestelen. Mocht zout toch binnendringen gedurende de dag, dan staat daar de tweede pompen klaar om zout de plant uit te pompen. Die techniek zou nog wel eens interessant kunnen zijn voor veredelaars.

Literatuur

Noda, Y., Wang, F., Chankaew, S., Ariga, H., Muto, C., Iki, Y., Ohashi, H., Takahashi, Y., Sakai, H., Iseki, K., Ogiso-Tanaka, E., Suzui, N., Yin, Y.-G., Miyoshi, Y., Enomoto, K., Kawachi, N., Somta, P., Furukawa, J., Tomooka, N. and Naito, K. (2025), Diurnal Regulation of SOS Pathway and Sodium Excretion Underlying Salinity Tolerance of Vigna marina. Plant, Cell & Environment. https://doi.org/10.1111/pce.15402

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.

Eavesdropping vs conscious warning

Eavesdropping vs conscious warning

Plants warn neighbouring plants against attach, don’t they? A new study from researchers from the University of Oxford and the Vrije Universiteit Amsterdam show that plants might not be as altruistic as we think.

You likely have heard those stories about plants that warn each other for insect damage. They release volatile compounds which travel through the air or through fungi to warn their neighbours. And although this might still be correct, in case of insect damage plants do release volatiles, and neighbouring plants do pick those up and subsequently ready themselves for the coming insects. The question is if the volatile releasing plant is doing this on purpose to warn their neighbours?

To investigate this the researchers modelled the cost and benefits of a conscious warning signal. This showed that evolutionary it is highly unlikely that plants warn their neighbours on purpose. It is simple to costly, even when it is family. The main reason: plants actively compete for resources like sunlight and nutrients. The warning of your neighbours is in such circumstances simply a bad investment, your neighbours will get a fitness benefit over you.

Plants are not altruistic but excellent eavesdroppers

But how does this sit with earlier studies. To explain those the researchers analysed two alternative hypotheses. The first suggest that it might be too costly not to secrete the warning signals. The researchers again modelled if the plant could supress the secretion of warning signals they would do so. This appeared indeed the case.

In practice, it is probably too costly. It is known that volatile compounds also have other roles. Such as in attracting predatory insects who eat herbivory insects. Or to warn other parts of the plant.

The second alternative hypothesis is that fungi that interact with the plant are the actual source of the warning signal that the neighbour picks up. Modelling showed that this second hypothesis was also a valid explanation. Fungi like to have a healthy plant to interact with, so they send out a timely warning signal if they notice threats coming.

It appears that plants are eavesdroppers and as such can react in a timely manner to herbivory insects. Also do they make optimal use of symbiotic fungi, who, in contrast to their neighbours, do have their best interest at heart.  

Literature

T.W. Scott, E.T. Kiers, S.A. West (2025) The evolution of signaling and monitoring in plant–fungal networks, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 122 (4) e2420701122, https://doi.org/10.1073/pnas.2420701122.

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

Luistervinken vs bewuste waarschuwers

Luistervinken vs bewuste waarschuwers

Planten geven waarschuwingssignalen af om hun buren te waarschuwen tegen vraat, toch? Een nieuwe studie van onderzoekers van de universiteit van Oxford en de Vrije Universiteit Amsterdam laat zien dat planten niet zo altruïstisch zijn als we denken.

Je hebt ze vast wel gehoord de verhalen over hoe planten elkaar waarschuwen bij insecten vraat. Ze geven vluchtige stoffen af die door de lucht of via schimmels hun buren waarschuwen. En alhoewel dit klopt, bij vraat stoten planten stoffen uit, en buurplanten pikken die op en brengen zichzelf vervolgens in gereedheid voor mogelijke insectenvraat. De vraag is of de stoffen uit stotende plant dit bewust doet om z’n buren te waarschuwen?

Om dit te onderzoeken modelleerde de onderzoekers de kosten en baten van z’n bewuste waarschuwing. Dit liet zien dat evolutionair gezien het erg onwaarschijnlijk is dat planten hun buren waarschuwen. Het is gewoonweg te kostbaar, zelfs al zijn ze familie. De hoofdoorzaak: planten en hun buren vechten actief om zonlicht en voedingstoffen. Het waarschuwen van je tegenstanders voor insectenvraat is daarom domweg onverstandig.

Planten zijn geen echte altruïsten maar uitstekende luistervinken

Maar hoe zat het dan met de eerdere onderzoeken. Om die te verklaren zijn er mogelijk twee andere hypotheses. De eerste suggereert dat het te kostbaar is om de waarschuwende stoffen niet uit te scheiden. Om deze te onderzoeken modelleerde de onderzoekers of de plant het uitscheiden van de waarschuwende stoffen kon onderdrukken. Dit bleek in het model inderdaad het geval te zijn.

In de praktijk is het waarschijnlijk te kostbaar. De waarschuwende stoffen kunnen namelijk ook een andere functie hebben. Bijvoorbeeld bij het aantrekken van jagende insecten die de vraat insecten opeten. Of het waarschuwen van andere delen van de plant.

De tweede alternatieve hypothese is dat schimmels die met de plant verbonden zijn de eigenlijke bron van het signaal zijn die de buurplanten oppikken. Na modellering bleek ook deze tweede hypothese een optie te zijn. De schimmels hebben graag een gezonde plant om mee samen te werken, en waarschuwen tijdig als ze merken dat een buur dat niet is.

Het lijkt er dus op dat planten luistervinken zijn om tijdig te kunnen reageren. Ook maken ze optimaal gebruik van schimmels die, in tegenstelling tot hun buurplanten, wel het beste met hun voorhebben.

Literatuur

T.W. Scott, E.T. Kiers, S.A. West (2025) The evolution of signaling and monitoring in plant–fungal networks, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 122 (4) e2420701122, https://doi.org/10.1073/pnas.2420701122.

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.