Flexible cell walls

Flexible cell walls

Plant cells use the pressure from their neighbours to find out how those neighbours are faring. Now a group of international scientists show in Developmental Cell that flexibility of the cells own cell wall determines the subsequent response.

Plant cells check the constantly how their neighbours are doing. They are questioning themselves: Is the pressure that I experience changed? Is my shape changed? When one of those questions is answered with a ‘yes’ then the cell gears into action. But how the cell this does is not completely clear.

To get more insight into this the researchers investigated how the flexibility of the cell wall influences cell division after wounding. The first thing the researchers did was analyse the flexibility of root cells. Discovering that cells deeper in the root have a more flexible cell wall than cells that are located closer to the outside of the root.

Cell wall flexibility is enables replacement of damaged cells

After having discovered this natural difference, the researchers studied whet happens when a neighbouring cell is wounded. The noticed that when cells get damaged, they give their neighbouring cells a nudge. But only when those neighbouring cells have a flexible cell wall. And only then did those cells divide in such a way that one of their daughter cells occupies the space of the damaged cell.

Subsequently the researchers analysed the cell wall of different cells. Discovering that flexible cell walls have a different pectin composition than non-flexible cell walls. In addition, some other cell wall mutants suggest that the hormone ethylene might affect cell wall flexibility.

This the researchers confirmed by damaging roots in the presence of extra ethylene. The cell wall of these roots is less flexible, the damaged cells could not nudge their neighbours. Cell division also did not occur.

For a plant cell wall flexibility is important so it can replace damaged cells. Preventing the occurrence of holes, for example, when a nematode damages a cell. This is important to know, because cell wall composition also has a role in preventing damages in the first place. This study shows that not only a strong, but also a flexible cell wall is of great importance for a plant.

Literature

Di Fino et al., Cellular damage triggers mechano-chemical control of cell wall dynamics and patterned cell divisions in plant healing, Developmental Cell (2024), https://doi.org/10.1016/j.devcel.2024.12.032

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

Flexibele celwanden

Flexibele celwanden

Plantencellen gebruiken de druk van hun buurcellen om na te gaan hoe het met die buurcellen staat. Nu laat een groep van internationale wetenschappers in Developmental Cell zien dat de flexibiliteit van hun eigen celwand bepaald hoe ze op die druk reageren.

Plantencellen ga de hele tijd na hoe het met hun buren gaat. Ze vragen zich af: Is de druk die ik ervaar veranderd? Is mijn vorm veranderd? Is het antwoord op een van die vragen ‘ja’ dan komt de cel in actie. Maar hoe precies dat is nog niet helemaal duidelijk.

Om daar meer inzicht in te krijgen bestudeerde de onderzoekers hoe flexibiliteit van de celwand celdeling na verwonding beïnvloed. Het eerst wat de onderzoekers deden is onderzoeken hoe het staat met de flexibiliteit van wortel cellen. Hierbij ontdekte de onderzoekers dat cellen die dieper in de wortel liggen een flexibelere celwand hebben dan cellen die dichter bij de buitenkant van de wortel liggen.

Flexibele celwanden maakt het mogelijk om beschadigde cellen te vervangen

Na dit natuurlijk verschil te hebben gevonden, bestudeerde de onderzoekers wat er gebeurt als een buurcel beschadigt raakt. Wat opviel was dat wanneer cellen beschadigt raken ze hun buurcellen een duwtje geven. Maar allen wanneer die buurcellen een flexibele celwand hebben. En alleen dan gingen de cellen zo delen dat een van hun dochtercellen de ruimte van de beschadigde cel inneemt.

Vervolgens analyseerde de onderzoekers de celwanden van de verschillende cellen. Zo ontdekkende dat flexibele celwanden een andere pectine samenstelling hebben dan niet flexibele celwanden. Daarnaast wezen andere celwand mutanten op de mogelijkheid dat het hormoon ethyleen celwand flexibiliteit beïnvloed.

Dit bevestigde de onderzoekers door wortels te beschadigen in aanwezigheid van extra ethyleen. De celwand van deze wortels was minder flexibel, de beschadigde cel kon die niet induwen. Ook vond er geen celdeling voor een vervangende cel plaats.

Celwand flexibiliteit is dus van groot belang om beschadigde cellen te vervangen. Zodat er geen gaten ontstaan wanneer, bijvoorbeeld, een aaltje een cel beschadigt. Dit is belangrijke om te weten, omdat de celwand samenstelling ook een rol speelt bij het voorkomen van beschadigingen. Dit onderzoek laat zien dat niet alleen een stevige, maar ook een flexibele celwand nuttig is voor een plant.

Literatuur

Di Fino et al., Cellular damage triggers mechano-chemical control of cell wall dynamics and patterned cell divisions in plant healing, Developmental Cell (2024), https://doi.org/10.1016/j.devcel.2024.12.032

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.

New state of immunity

New state of immunity

Plants don’t have traveling immune cells. Therefore in case of an infection pant cells put on their own defence. Now a group of American researchers show in Nature that in plants during an infection a group of cells reprogram themselves into immune cells.

There is lots of knowledge about how a plant initiates an immune response after an infection. But till now it was unclear which cell does what. This is mainly has an technological origin. Until recently it was not possible to distinguish and follow genes and proteins at large scale at single cell level. During sampling of the infected tissue a researcher samples often multiple cell types.

With the development of single-cell-sequencing techniques this changed. In order to study which cell types initiate an immune reaction, the researchers infected leaves with immune response repressing or triggering bacteria. Subsequently the researchers sampled those leaves at different times after infection. This was followed by the separation of the cells from the sampled leaves and identifying the active genes.

During an infection cells specialise to perform different parts of the immune response

After identifying the active genes the researchers grouped the cells based on so called marker-genes for specific cell-types. Getting groups for vascular cells, epidermis cells and mesophyll cells. The researchers noticed that for some cell types there was a group with and without active immune genes.

But in order to fish out all groups of cells in with an immune response, the researchers further divided the groups in subgroups. Thereby they noticed that there was a subgroup of vascular cells that worked on sending an immune readiness signal to the rest of the plant.

Although this all gave the researchers a lot of new information, it did not tell the researchers where in the leaf relative of the infection site the cells that showed an immune response were located. To be able to do this the researchers turned to a different technique.

With this they localised for 500 selected genes were in the leaves they were active. This the researchers did for both infected and non-infected leaves.

Directly at the site of infection cell reprogram themselves into a PRIMER-state

Subsequently the researchers combined the results of those two big experiments. Based on were those 500 selected genes were active in the leaf, the researchers could determine for each subgroup from the first experiment were they were situated in the leaf.

One of the interesting things the researchers observed was that around the site of infection there are two circles of cells. The inner most circle of cells, directly around the site of infection, the researchers called PRIMER-cells. In those cells there are genes activated who are known to work immune repressive. It is not yet completely clear what those PRIMER-cells exactly do. But their main function appear to initiate the defence in the cells directly surrounding them. Those are the cells in the outside ring of cells, the so called bystander cells. Those cells are busy with warning the rest of the plant for the infection.

The researchers show that plants during an infection reprogram cells at the side of the infection into two different types of immune cells. Each with their own task. But this study also contains a wealth of information, for researchers to further analyse, about how plants regulate this.

Literature

Nobori, T., Monell, A., Lee, T.A. et al. A rare PRIMER cell state in plant immunity. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-024-08383-z

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

Nieuwe staat van immuniteit

Nieuwe staat van immuniteit

Planten moeten het stellen zonder rondreizende immuuncellen. Bij infectie zetten plantencellen zelf hun verdediging op. Nu laten Amerikaanse wetenschappers in Nature zien dat tijdens een infectie in planten groepen cellen zich specialiseren tot immuuncellen.

Er is veel kennis over hoe een plant een immuunreactie opgang brengt na een infectie. Maar tot nu toe was het onduidelijk welke cel wat precies doet. Dit heeft voornamelijk een technologische oorzaak. Tot voor kort was het op grote schaal volgen van genen en eiwitten niet op celniveau mogelijk. Bij het bemonsteren van geïnfecteerd weefsel had de onderzoeker al snel meerdere celtypen in handen.

Met de opkomst van single-cel-sequencen is daar verandering in gekomen. Om te bestuderen welke celtypen een immuun reactie op gang brengen infecteerde de onderzoekers bladeren met een immuunreactie onderdrukkende en immuunreactie opwekkende bacteriën. Vervolgens bemonsterde de onderzoekers deze bladeren op verschillende tijdstippen na het infecteren. De cellen uit de bemonsterde bladeren scheiden de onderzoekers vervolgens eerst voordat ze de  genen die aanstaan identificeren.

Tijdens een infectie specialiseren cellen zich om verschillende onderdelen van de immuunreactie uit te voeren

Na het identificeren van de actieve genen, groepeerde de onderzoekers de cellen aan de hand van zogenaamde marker-genen voor specifieke celtypen. Zo ontstonden er groepen voor onder andere vaatbundelcellen, epidermiscellen en bladmoescellen. Hierbij viel al op dat voor sommige celtypen er groepen met en zonder geactiveerde immuunrespons genen waren.

Maar om alle groepjes cellen met een opgestarte immuunreactie er uit te kunnen vissen waar deelde de onderzoekers de gemaakte groepen verder op in subgroepen. Zo ontdekte ze dat er een groep vaatbundel cellen was die zich bezighield met het verzenden van een immuunparaatheidssignaal naar de rest van de plant.

Al gaf dit alles de onderzoekers al veel nieuwe informatie, het vertelde nog niet waar in het blad ten opzichte van de infectie de cellen die een immuunrespons opgang zetten lagen. Om dit te kunnen doen wende de onderzoekers tot een andere nieuwe techniek.

Hiervoor brachten de onderzoekers voor 500 geselecteerde genen in beeld waar precies in het blad deze genen aanstaan. Dit deden de onderzoekers voor zowel geïnfecteerde als niet-geïnfecteerde bladeren.

Direct op de plaats van infectie herprogrammeren cellen zich tot een PRIMER-staat

Vervolgens combineerde de onderzoekers de resultaten van deze twee grote experimenten. Aan de hand van waar de 500 geselecteerde genen aan stonden in het blad konden de onderzoekers bepalen tot welke subgroep uit het eerste experiment een bepaalde cel behoorde.

Het opvallendste wat de onderzoekers zagen was dat rond de plaats van infectie er twee ringen van cellen zijn. De cellen in de binnenste kring, direct om de plaats van infectie heen, noemde de onderzoekers PRIMER-cellen. In deze cellen staan genen aan waarvan bekend is dat ze de immuunreactie onderdrukken. Dus het is nog niet helemaal duidelijk wat de PRIMER-cellen precies doen. Maar hun hoofdtaak lijkt het zorgen dat de verdediging in de cellen direct om hun heen opgang komt. Deze buitenste ring, de zogenaamde bijstander cellen, zijn onder andere bezig om de rest van de plant voor een infectie te waarschuwen.

Zo laten de onderzoekers zien dat in planten tijdens een infectie cellen zich herprogrammeren tot verschillende soorten immuuncellen. Elk met hun eigen taak. Verder bevat dit onderzoek een schat aan data over hoe planten dit regelen die onderzoekers nog verder kunnen uitpluizen.

Literatuur

Nobori, T., Monell, A., Lee, T.A. et al. A rare PRIMER cell state in plant immunity. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-024-08383-z

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.