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.

From growth to flowering

From growth to flowering

During the transition from growth to flowering the growth centre is changing from form and function. Instead of leaves, it now will produce flowers. The team of George Coupland characterised what exactly changes and how the plant is regulating this.

Growth centres are the reason that plants can grow new tissues during their whole life. For example the root growth centre produces new roots. And the shoot growth centre produces new shoots and leaves. But when it is time to flower and reproduce, the shoot growth centre undergoes a transformation. No longer will it be repressing flower development genes. Now the growth centre will start repressing shoot and leaf genes. But what is happening during this transition, that the researchers decided to find out.

To start they characterised the visible changes that occur during the transition of the growth centre. They discovered that the growth centre is not only increases in size, it also gets dome shaped. An important regulator in all this appeared to be AP2. Growth centres of plants without AP2 did not show those changes. But when plants produced more AP2, then the growth centre was increasing even more in size.

During the transition from growth to flowering SOC1 takes over from AP2

The growth of the growth centre, so discovered the researchers, occurred manly due to the fact that the zones directly outside the centre increased in size. There were more daughter cells that were ready for further development. During the first four days of the transition they were still developing leaves. But after that they also started to develop flowers, and seven days after the start of the transition they only developed flowers.

Subsequently the researchers studied how long the AP2 stays. Because it is known from AP2 that it is repressing flowering. But, so discovered the researchers, AP2 is absent seven days after the start of the transition. This was due to the flower development promoting SOC1. SOC1 appears at the start of the transition, However, in the beginning AP2 tries to prevent SOC1 being there. This works for about seven days after the start of the transition. After that SOC1 takes over and holds back AP2.

The moment that SOC1 takes over for AP2, the transition is complete. Then the growth centre can only produce flowers.

Literature

Bertran Garcia de Olalla, E., Cerise, M., Rodríguez-Maroto, G. et al. Coordination of shoot apical meristem shape and identity by APETALA2 during floral transition in Arabidopsis. Nat Commun 15, 6930 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-51341-6

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

Van groei naar bloei

Van groei naar bloei

Tijdens de overgang van groei naar bloei veranderen groeikernen van vorm en functie. In plaats van bladeren gaan ze nu bloemen produceren. Een team onder leiding van George Coupland bracht in kaart wat er precies veranderd en hoe de plant dat reguleert.

Groeikeren zorgen ervoor dat planten gedurende hun hele leven nieuwe weefsels kunnen aanmaken. Zo maakt de wortelgroeikern nieuwe wortels aan. En de stengelgroeikern nieuwe stengels en bladeren. Maar op het moment dat het tijd is om te bloeien en voort te planten, ondergaat de stengelgroeikern een transformatie. Niet langer onderdrukken de groeikerncellen de bloei-genen. Nu gaan ze juist actief de blad-genen onderdrukken. Maar wat er gebeurt tijdens die overgang, dat zochten de onderzoekers uit.

Om te beginnen brachten ze in kaart wat voor zichtbare veranderingen zich voortdeden in de groeikern. Zo ontdekte ze dat de groeikern meer cellen krijgt en koepelvormig wordt. Een belangrijk regulator hierin bleek AP2 te zijn. De groeikeren van planten zonder AP2 ondergingen deze veranderingen niet. Maar maakte planten meer AP2 aan, dan groeide de groeikern nog meer.

Tijdens de overgang van groei naar bloei neemt SOC1 het stokje van AP2 over

De groei van de groeikern, zo ontdekte de onderzoekers, zat er vooral in dat de zones om de kern in omvang toenamen. Er waren dus meer dochtercellen, die klaar stonden om zich verder te ontwikkelen. Gedurende de eerste vier dagen van de overgang ontwikkelde ze nog tot bladeren. Daarna begonnen ze zich ook tot bloem te ontwikkelen, en zeven dagen na het begin van de overgang ontwikkelede er zich enkel nog bloemen.

Vervolgens bestudeerde de onderzoekers hoe lang het AP2 aanwezig blijft. Van AP2 is namelijk bekend dat het de ontwikkeling van bloemen onderdrukt. Maar, zo zagen de onderzoekers, AP2 is zeven dagen na het begin van de overgang al afwezig. Dit bleek te komen door het bloem ontwikkeling stimulator SOC1. SOC1 komt wanneer de overgang begint. AP2 probeert in het begin SOC1 nog wel tegen te houden. Dit lukt tot ongeveer zeven dagen na het begin van de overgang. Daarna neemt SOC1 het stokje van AP2 over, en houdt het AP2 tegen.

Op het moment dat SOC1 de overhand krijgt van AP2 is de overgang compleet. De groeikern maakt nu enkel en alleen nog maar bloemen aan.

Literatuur

Bertran Garcia de Olalla, E., Cerise, M., Rodríguez-Maroto, G. et al. Coordination of shoot apical meristem shape and identity by APETALA2 during floral transition in Arabidopsis. Nat Commun 15, 6930 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-51341-6

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.