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.

Extra auxin against stress

Extra auxin against stress

Microbes like, Pseudomonas, give plants a helping hand in stress situations. For a long time it was unknown how they do this. Now a team of international researchers show in Microbial Biotechnology how Pseudomonas this does.

Plants colonised by beneficial microbes perform better than their non-colonised neighbours in stress situations. The colonising fungi or bacteria influences the root architecture. Those roots have for example more root hairs or secondary roots. Those can in turn help with the uptake of nutrients in stress situations. But how microbes initiate those changes in the plant was up till now not clear.

In order to find out the researchers analysed the genome of two in the dessert residing beneficial Pseudomonas strains. They discovered that these bacteria contain genes for the production of auxin, a plant growth hormone.

Pseudomonas promotes the growth of extra root hairs

Subsequently, the researchers studied the effect of the colonisation by these bacteria strains on Arabidopsis, tale cress. After colonisation of the root the plant quickly got more root hairs. After a week the influence of the bacteria on the rest of the root was also noticeable. The main root was shorter, but got in turn more secondary roots.

Because the Pseudomonas bacteria produce auxin the researchers studied its effect on the colonised roots. For this they used a receptor that lights up in the presence of auxin. Using this the researchers noticed that there was more auxin present in colonised roots than in non-colonised roots.

By rearranging the auxin transport channels Pseudomonas influences root growth

But the influence of Pseudomonas goes further than just deliver extra auxin. So the researchers discovered when they studied the channels that enable the spread of auxin between cells. After colonisation these channels are reorganised. This reorganisation is required for the beneficial effect of Pseudomonas. In the absence of those auxin spreading channels the colonisation does not influence root growth.

As long as the researchers grew the plants under optimal circumstances they did not observe any difference in the weight between colonised and non-colonised plants. They both did just as well. But this changed when the researchers grew the plants in the presence of salt. Then the colonised plants grew a lot better than the non-colonised plants. With stress it helps to have a beneficial Pseudomonas colony in your roots.

Literature

Marasco, R., Mosqueira, M.J., Seferji, K.A., Al Romaih, S.M., Michoud, G., Xu, J. et al. (2024) Desert-adapted plant growth-promoting pseudomonads modulate plant auxin homeostasis and mitigate salinity stress. Microbial Biotechnology, 17, e70043. Available from: https://doi.org/10.1111/1751-7915.70043

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

Extra auxine tegen de stress

Extra auxine tegen de stress

Sommige microben, zoals Pseudomonas, geven planten een helpende hand in stressvolle situaties. Lang was onbekend hoe ze dat precies doen. Nu laat een team internationale onderzoekers in Microbial Biotechnology zien hoe Pseudomonas dat doet.

Planten gekolonialiseerd door gunstige microben doen het in stressvolle situaties vaak beter dan hun niet gekoloniseerde buren. Zo’n koloniserende schimmel of bacterie beïnvloed de wortel architectuur. De wortels hebben bijvoorbeeld meer wortelharen, of vertakkingen. Deze kunnen op hun beurt weer helpen met het opnemen van voedingstoffen bij schaarste. Maar hoe microben die veranderingen in de plant te weeg brengen was tot nu toe niet helemaal duidelijk.

Om dit te achterhalen analyseerde de onderzoekers het genoom van twee in de woestijn voorkomende gunstige Pseudomonas stammen. Zo ontdekte de onderzoekers dat deze bacteriën genen voor de aanmaak van auxine, een planten groeihormoon, bevatten.

Pseudomonas promoot de groei van extra wortelharen

Vervolgens bestudeerde de onderzoekers het effect van kolonisatie van deze bacteriestammen op Arabidopsis, de zandraket. Na koloniseren van de wortel kreeg de plant al snel meer wortelharen. Na een week was ook de invloed van de bacteriën op de wortelgroei zichtbaar. De hoofdwortel was korter, maar had daar en tegen wel meer vertakkingen.

Omdat de Pseudomonas bacteriën auxine aanmaken bestudeerde de onderzoekers het effect daarvan op de gekoloniseerde wortels. Hiervoor gebruikte ze een receptor die oplicht wanneer auxine aanwezig is. Zo zagen de onderzoekers dat de gekoloniseerde wortels meer auxine hadden dan niet gekoloniseerde wortels.

Door de auxine transport kanaaltjes te herschikken beïnvloed Pseudomonas wortelgroei

Maar de invloed van Pseudomonas ging verder dan extra auxine leveren. Dit ontdekte de onderzoekers bij bestudering van de kanaaltjes die auxine van cel tot cel verspreiden. Na kolonisatie herschiken deze kanaaltjes zich. Deze herschikking was nodig voor het effect dat Pseudomonas op de wortelgroei heeft. Waren de auxine verspreidingskanaaltjes afwezig, dan had de kolonisatie geen invloed op de wortelgroei.

Zolang de onderzoekers de gekoloniseerde planten onder optimale omstandigheden groeide was er geen verschil in gewicht ten opzichte van niet gekoloniseerde planten. Ze deden het dus even goed. Dit veranderde toen de onderzoekers de planten in aanwezigheid van zout groeide, toen groeide de gekoloniseerde planten een stuk beter dan de niet gekoloniseerde planten. Bij stress helpt het dus om een gunstige Pseudomonas kolonie in je wortels te hebben.

Literatuur

Marasco, R., Mosqueira, M.J., Seferji, K.A., Al Romaih, S.M., Michoud, G., Xu, J. et al. (2024) Desert-adapted plant growth-promoting pseudomonads modulate plant auxin homeostasis and mitigate salinity stress. Microbial Biotechnology, 17, e70043. Available from: https://doi.org/10.1111/1751-7915.70043

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.