Counting stomata

Counting stomata

Stomata close after they receive a calcium current. How quickly, that is dependent on the trigger of this current. But how the stomata distinguishes those calcium signals was up till now unknown. A recently in Current Biology published study shows how stomata differentiate between the different signals.

By using a light activated calcium channel the researchers could subject the cells to different calcium signalling regimes. This enabled them to discover that the number of calcium pulses influences stomata closure. After one of two pulses only a small number of stomata closed slowly. By six pulses the majority of stomata were closing a lot quicker, and by twelve pulses all stomata were closed.

The frequency of the pulses also influenced stomata closure. When the calcium pulses occurred with an interval of 60 seconds, the stomata closed after 15 minutes. But when the researchers shortened the frequency of the pulses to 30 seconds, then the stomata closed after 10 minutes. The difference between 60 and 30 seconds intervals appears to come from the merging together of the pulses during a quicker frequency.

The expectation now is that the triggers of calcium signals like CO2 and drought, each trigger a specific pulse frequency and pulse number. In this way the cell knows if the stomata needs to close right away, or that it has more time.

Literature

Huang et al., Guard cells count the number of unitary cytosolic Ca2+ signals to regulate stomatal dynamics, Current Biology (2024), https://doi.org/10.1016/j.cub.2024.07.086

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

Tellende huidmondjes

Tellende huidmondjes

Huidmondjes gaan dicht nadat ze een calcium stroompje hebben ontvangen. Hoe snel is afhankelijk van de gever van dit calcium stroompje. Maar hoe de huidmondjes de calcium stroompjes uit elkaar houden was tot nu toe onbekend. In het onlangs in Current Biology gepubliceerde onderzoek laat zien hoe cellen onderscheid tussen calcium signalen maken.

Door gebruik te maken van een met licht geactiveerd calciumkanaal konden de onderzoekers de cellen onderwerpen aan verschillende soorten calcium signalen. Zo ontdekte ze dat het aantal calcium pulsen invloed had op het sluiten van de huidmondjes. Na een of twee pulsen sloot een klein deel van de huidmondjes zich langzaam. Bij zes pulsen sloot het overgrote deel van de huidmondjes zich een stuk sneller, en bij twaalf of meer zaten alle huidmondjes dicht.

Ook de frequentie van de pulsen had invloed op de sluiting. Zat er tussen de pulsen 60 seconden dan duurde het 15 minuten voordat huidmondjes sloten. Verkorte de onderzoekers de puls frequentie naar 30 seconden, dan sloten de huidmondjes al in 10 minuten. Het verschil tussen de 60 en 30 seconde frequenties lijkt te komen door het samensmelten van de pulsen bij een snellere frequentie.

Het vermoede is nu dat de ontlokkers van calcium signalen zoals CO2 en droogte, elk voor een specifiek puls frequentie en puls aantal zorgen. Op deze manier weet de cel of deze de huidmondjes gelijk moet sluiten of dat er meer tijd is.

Literatuur

Huang et al., Guard cells count the number of unitary cytosolic Ca2+ signals to regulate stomatal dynamics, Current Biology (2024), https://doi.org/10.1016/j.cub.2024.07.086

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.

Skewing roots

Skewing roots

Sometimes a study takes a different route than expected. Like the just in New Phytologist published study about phosphate and root skewing, that started as study towards tropism.

Tropism is the actively growing towards or away from a source. The clearest you see this for plants in relation to gravity. Place them on their sides, and they will adapt their growth so that their shoots grow upwards and their roots downwards. Salt- and phototropism also influence plant growth. The researchers decided to study the effect of phosphate, an essential nutrient for plants, on root growth. Hoping to answering the question if tropism also played a role.

With the first experiments this appeared to be the case. Growing Arabidopsis, tale cress, on a medium with a phosphate gradient, the roots would grow towards the highest concentration of phosphate, that was located left from the plant. Only when they switched the phosphate gradient around, so that the phosphate source was now on the right hand side, the roots were still growing towards the left. So apparently no phosphate tropism.

Is it effect really due to phosphate? To investigate this the researchers studied plants in which the uptake and the signalling reaction to phosphate is not working well. The roots of these plants growing at different phosphate concentrations were growing straight down. Subsequently the researchers studied a variant whose roots grow naturally skewed. The effect of phosphate on root skewing was even greater in these plants. Also how higher the phosphate, hoe stronger the so called phosphate-dependent skewing.

By influencing microtubulin phosphate gives roots a twits

But then what was going on? To investigate how the root growth skewered, the researchers studied the roots underneath a microscope. Normally the cells of the roots form neat files next to each other. But not in roots growing at high phosphate concentrations. There the root, and in line with that the root cells as well, turn anti clockwise. The cells are skewed, overlapping half the line next to them.

The twisting of the root cells can have multiple origins, but one of them lies in the cytoskeleton of the cell. To investigate if the cytoskeleton indeed has a role in this, the researchers blocked the breakdown of microtubules, one of the parts of the cytoskeleton. The roots of plants from which the breakdown of microtubules was blocked showed more leftward skewing. This effect was even more pronounced at higher phosphate concentrations.

How exactly phosphate is influencing microtubulin is not clear jet. But it is known that microtubulin consist out of multiple fibres, and then when the total is thirteen, it results in a non-twisted cable. But are there less than thirteen, then the cable twist clockwise, and by more than thirteen the cable turns counter clockwise.

In this way an analysis about tropism can end in a study about root twisting and microtubulin.

Literature

Sheng, H., Bouwmeester, H.J. and Munnik, T. (2024), Phosphate promotes Arabidopsis root skewing and circumnutation through reorganisation of the microtubule cytoskeleton. New Phytol. https://doi.org/10.1111/nph.20152

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

Scheefgroeiende wortels

Scheefgroeiende wortels

Soms nemen studies een andere wending dan gedacht. Het net in de New Phytologist gepubliceerde studie begon als een onderzoek naar tropisme maar eindigde in een studie over fosfaat en het scheefgroeien van wortels.

Tropisme is het actief naar of van een bepaalde bron groeien. Het duidelijkst zie je dit bij planten met betrekking van de zwaartekracht. Leg ze op hun zij en ze passen hun groei zo aan dat hun wortels weer naar beneden groeien en hun stengels weer naar boven. Ook zout- en zonlichttropisme beïnvloeden plantengroei. De onderzoekers besloten het effect van fosfaat, een essentiële voedingstof voor planten, op wortelgroei nader te onderzoeken, met de vraag of ook hier spraken was van tropisme.

In de eerste experimenten leek dit inderdaad zo te zijn. Groeide Arabidopsis, zandraket, planten op een voedingsbodem met een fosfaat gradiënt, dan groeide de wortels richting de hoogste fosfaat concentratie, dat zich links van de plant bevond. Alleen keerde ze de fosfaat gradiënt om, zodat de fosfaatbron nu aan de rechte kant zat, dan groeide de wortels nog steeds scheef de linkerkant op. Geen fosfaattropisme dus.

Door microtubulin te beïnvloeden geeft fosfaat wortels een draai

Komt het effect dan wel van fosfaat? Om dit te analyseren keken de onderzoekers naar planten waarbij de fosfaat opname en signalering niet goed werkt. De wortels van deze planten groeiend op verschillende fosfaatconcentraties groeide recht omlaag. Vervolgens onderzochten de onderzoekers of het fosfaat effect op de wortelscheefgroei ook aanwezig was bij een variant waarvan de wortels snel scheefgroeien. Dit bleek inderdaad zo te zijn. En hoe hoger de fosfaat concentratie, hoe sterker de zo genaamde fosfaat-afhankelijke scheefgroei.

Maar wat is er dan aan de hand? Om te onderzoeken hoe de wortel de scheefgroeit bestudeerde de onderzoekers de wortels onder de microscoop. Normaal gesproken liggen wortel cellen in nette rijen naast elkaar. Niet zo bij wortels groeiend bij hoge fosfaat concentraties. Daar vertoonde de wortel, en in het verlengde de wortelcellen een draai tegen de klok in. De cellen zaten scheef, half de rij ernaast overlappend.

De draaiing van wortel cellen kan meerdere oorzaken hebben, maar een daarvan in dat het in de cel aanwezige cytoskelet. Om dit te onderzoeken, blokkeerde de onderzoekers de afbraak van een microtubulin, een van de onderdelen van het cytoskelet. De wortels van planten waarbij de afbraak van microtublin geblokkeerd was groeide meer richting de linkerkant. Dit effect was groter bij hogere fosfaatconcentraties.

Hoe precies fosfaat microtubulin beïnvloed is nog onbekend. Wel is bekend dat microtubulin bestaat uit meerdere vezels, en dat wanneer dit er dertien zijn dit een niet-gedraaide kabel op levert. Zijn het er minder dan dertien dan draait de kabel met de klok mee, en bij meer dan dertien draait de kabel tegen de klok in.

Zo kan een onderzoek naar tropisme eindigen in een studie naar wortel draaiingen en microtubulin.

Literatuur

Sheng, H., Bouwmeester, H.J. and Munnik, T. (2024), Phosphate promotes Arabidopsis root skewing and circumnutation through reorganisation of the microtubule cytoskeleton. New Phytol. https://doi.org/10.1111/nph.20152

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.