A brake on stomata

A brake on stomata

Plant adapt their growth to their environment. A leaf, for example, growing under higher CO2 concentrations has fewer stomata. Swedish researchers show in Plant, Cell & Environment how plants are regulating this.

The researchers started their research with the question how the environment influenced leaf growth. Using a plant without CDK8, a protein that regulates gene activators. Plants without CDK8 are tiny. They appeared as shown by measurements to use water less efficiently. A trait that got the researchers looking at the stomata of the CDK8 less plants.

A plant is in a way breading CO2 in and water out through their stomata, pores, that are located at the bottom of the leaf. A plant can regulate their ‘breathing’ by opening their stomata for longer or shorter times. But this appeared not to be different between plants with and without CDK8.

CDK8 limits the amount of stomata that develop

Subsequently the researchers analysed the number of stomata in plants without CDK8. This turned out to be a relatively higher amount than in plants with CDK8. Explaining the water loss. To find out how CDK8 influences the number of stomata, the researchers looked at the genes that were turned on and off in plants with and without CDK8.

Zooming in on the genes that have a function in stomata development, the researchers found the gen regulator SPEACHLESS, and the genes that SPEACHLESS regulates. SPEACHLESS regulates the development of leaf cells in stomata. When SPEACHLESS is present the cell will develop into a meristemoid mother cell, which in turn divides asymmetrically. Her smallest daughter cell, also called the meristemoid cell, is dividing symmetrically one more time. Her daughter cells form together the two halves of a stomata.

The question was if CDK8 influences SPEACHLESS directly. To find out the researchers analysed if these two proteins could bind to each other. Which, it turned out, they could. But not only that. CDK8 is also labelling SPEACHLESS for degragdation.

In this way CDK8 keeps the amount of SPEACHLESS in control. In doing so putting a brake on the number of stomata. Without CDK8, the break is taken of SPEACHLESS, increasing the number of stomata as a result.

Literature

Hermida-Carrera, C., Vergara, A., Cervela-Cardona, L., Jin, X., Björklund, S. & Strand, Å. (2024) CDK8 of the mediator kinase module connects leaf development to the establishment of correct stomata patterning by regulating the levels of the transcription factor SPEECHLESS (SPCH). Plant, Cell & Environment, 1–15. https://doi.org/10.1111/pce.15102

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

Rem op de huidmondjes

Rem op de huidmondjes

Planten passen hun groei aan op hun omgeving. Zo heeft een blad dat groeit onder hogere CO2 concentraties minder huidmondjes. Zweedse onderzoekers laten in Plant, Cell & Environment zien hoe de plant dit reguleert.

De onderzoekers begonnen hun onderzoek met de vraag hoe de omgeving groei van bladeren beïnvloed. Hiervoor gebruikte ze een plant zonder CDK8. CDK8 is een eiwit die gen aan/uitzetters reguleert. Planten zonder CDK8 zijn nog al klein. Maar bleken bij metingen ook water minder efficiënt te gebruiken. Een eigenschap die de onderzoekers naar de huidmondjes van de CDK8 loze planten deed kijken.

Een plant ‘ademt’ namelijk CO2 in en water uit met behulp van z’n huidmondjes, poriën, die zich aan de  onderkant van een blad bevinden. Een plant kan dit reguleren door huidmondjes langer of korter open te houden. Maar daarin bleken CDK8 loze planten niet af te wijken van planten met CDK8. Beide sloten hun huidmondjes bij uitdroging en hoge CO2 concentraties.

CDK8 begrenst hoeveel huidmondjes er ontwikkelen

Vervolgens bestudeerde de onderzoekers hoeveel huidmondjes CDK8 loze planten hadden. Dit bleken er in verhouding veel meer te zijn dan planten met CDK8. Wat het water verlies verklaarde. Om uit te vinden hoe CDK8 het aantal huidmondjes beïnvloede bestudeerde de onderzoekers de genen die aan en uitstonden in planten met en zonder CDK8.

Inzoomend op de genen die een rol spelen bij de ontwikkeling van huidmondjes, troffen de onderzoekers de gen aan/uitzetter SPEACHLESS en genen die SPEACHLESS aanzet aan. SPEACHLESS reguleert of een blad-cel zich ontwikkeld tot een huidmondje. Bij aanwezigheid van SPEACHLESS ontwikkelt de cel zich tot een meristemoid moedercel, die op haar buurt asymmetrisch deelt. De kleinste dochtercel, ook wel meristemoid cel genoemd, ondergaat nog een enkele symmetrische deling, haar dochter cellen vormen de twee helften van een huidmondje.

De vraag was nu of CDK8 direct SPEACHLESS beïnvloed? Het eerste wat de onderzoekers na gingen of deze twee eiwitten aan elkaar konden binden. Dit bleken ze te doen. Maar niet alleen dat. Bond CDK8 namelijk aan SPEACHLESS dan plakte het ook een label aan SPEACHLESS, om het te markeren voor afbraak.

CDK8 houdt zo de hoeveelheid SPEACHLESS in bedwang. Het begrenst zo de hoeveelheid huidmondjes. Maar is CDK8 afwezig, dan gaat de rem van SPEACHLESS, met meer huidmondjes als gevolg.

Literatuur

Hermida-Carrera, C., Vergara, A., Cervela-Cardona, L., Jin, X., Björklund, S. & Strand, Å. (2024) CDK8 of the mediator kinase module connects leaf development to the establishment of correct stomata patterning by regulating the levels of the transcription factor SPEECHLESS (SPCH). Plant, Cell & Environment, 1–15. https://doi.org/10.1111/pce.15102

Deel dit

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.

Zigzagging plants

Zigzagging plants

Play a recording of growing plants at high speed, and you will see plant spinning on their stems. Now a group of international researchers show in Physical Review X that plants doing this avoid the shade of their neighbours.

The spinning movements from plants we mainly observe by climbing plants. Those try with their tendrils to find a handhold. During this process we see the tendrils sometimes located towards the right, and sometimes towards the left, like a drunk that tries to find something steady. But other plants also make circumnutations. The researchers wanted to find out why.

The researchers grew sunflowers closely together. During this the researchers filmed their movements from the top. In this way they could follow the spinning tops of the plants. They noticed that the plants did not spin in a fluent movement. In stead the spinning was sometimes slow, and sometimes fast.

Plants spin to receive more sunlight

Subsequently the researchers used the recordings of twelve repeats to make a model of the growth. After that they could adjust the parameters of the model. In this way the researchers could get the plants to spin slower or quicker.

By doing this the researchers discovered that when the plants hardly moved, they were constantly for a part in the shade of their neighbours. This was in sharp contrast with the plants that the researchers recorded. Those plants were able to get away from the shadow of their neighbours. It turned out that they could do this because their zigzagging growth. Each time they moved they did this in exactly the opposite direction as their neighbour. In this way most of the sunlight could reach their leaves.

But when the researchers spinned the plants in the simulation faster than that what was observed. Then the plants were unable to coordinate their zigzag growth in tune with their neighbours. They got more shade.

Literature

Chantal Nguyen, Imri Dromi, Ahron Kempinski, Gabriella E. C. Gall, Orit Peleg, and Yasmine Meroz (2024) Noisy Circumnutations Facilitate Self-Organized Shade Avoidance in Sunflowers. Phys. Rev. X 14, 031027 https://doi.org/10.1103/PhysRevX.14.031027

Share this

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

Zigzaggende planten

Zigzaggende planten

Speel een filmpje van groeiende planten versnelt af, en je ziet planten tollen op hun stengels. Nu laat een groep van internationale onderzoekers in Physical Review X zien dat planten dit doen om schaduw van buurplanten te vermijden.

Ronddraaiende bewegingen van planten vallen vooral op bij klimplanten. Die proberen met hun tentakels een houvast te vinden. Tijdens dat proces zien we de tentakels nu eens naar links buigen, dan weer naar rechts als een dronkaard die houvast probeert te vinden. Maar ook andere planten maken ronddraaiende bewegingen. De onderzoekers wilde weten waarom.

De onderzoekers groeide zonnebloemen dicht bij elkaar. Tijdens de groei legde de onderzoekers de bewegingen van boven vast met een camera. Zo konden ze het tollen van de top van de plant goed volgen. Wat opviel was dat het tollen niet een vloeiende beweging was. Het ging soms langzaam, en dan opeens snel.

Planten tollen om meer zonlicht te ontvangen

Opnamen van twaalf herhalingen gebruikte de onderzoekers vervolgens om een model van de groei te maken. Daarna konden ze aan de parameters van het model draaien. Zo konden de onderzoekers de planten meer laten tollen, of juist heel weinig laten bewegen.

Hierdoor ontdekte de onderzoekers dat als planten nauwelijks bewogen, ze constant gedeeltelijk in de schaduw van hun buren stonden. Dit in tegenstelling tot de gefilmde planten, die lukte het goed om uit de schaduw van hun buren te komen. Dit bleek te komen doordat hun stengel zigzaggend om hoog groeide. Ze bewogen elke keer de tegenover gestelde kant op dan hun buren. Zo konden hun bladeren het meeste zonlicht ontvangen.

Tolde de planten in de simulatie echter meer dan in het echt geobserveerd. Dan, zo zagen de onderzoekers, lukte het niet meer om gecoördineerd met hun buurplanten in een zigzag patroon te groeien. Ze kregen weer meer schaduw.

Literatuur

Chantal Nguyen, Imri Dromi, Ahron Kempinski, Gabriella E. C. Gall, Orit Peleg, and Yasmine Meroz (2024) Noisy Circumnutations Facilitate Self-Organized Shade Avoidance in Sunflowers. Phys. Rev. X 14, 031027 https://doi.org/10.1103/PhysRevX.14.031027

Deel dit

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.