Subtle nudges

Subtle nudges

Most of us know penicillin as an antibiotic. It is made by the soil dwelling Penicillin rubens fungus. Now this fungus has many brothers and sisters, some of which like to nestle themselves between the cells of roots. For the plant this is positive as colonized plants grow more roots. Now a new study by Spanish a Czech researchers shows that Penicillin melinii enhances root growth with subtle nudges.

As a well-developed root system is a benefit for the plant, crops not excepted, the researchers looked if there where any microbes that could help. The only other criterium they had; the microbe also needs to like to grow under laboratory conditions, as that makes it easier to work with it.

The researchers found one that not only gave the model plant Arabidopsis (tale cress) more roots, but also quinoa and tomato plants. These last ones the researchers also gave the isolated microbe when growing in the field, these plants grew also more leaves and tomatoes. Showing that a bigger root system helps with getting a higher yield. Following this the researchers identified the microbe as the fungus Penicillin melinii.

Few clues

Now they knew which microbe made the plant grow extra roots, they wanted to know how. Starting with where in the root does it make its home. This they found was between the cells in the outer layers of the root. But, it did not make it into the veins.

Next up was finding out how this Penicillin helps plants to grow more roots. For this the researchers looked at which genes were more or less active in the roots colonized with the fungus compared to roots without the fungus. Surprisingly few it turned out. Most of those had to deal with how plants deal with intruders. But one other group stood out.

This other group consisted of genes that are involved in regulating lateral root development. These were slightly more active. To test if these were indeed the genes that the fugus needed for the induction of more root growth the researchers looked if the fugus could still promote root growth when plants missed one of these lateral root development genes. For one of them this was indeed the case, in plants without that gene, Penicillin could not promote root growth. For two others, which are part of bigger gene families, Penicillin could still promote root growth in plants missing those. So, the researchers suspect that some related genes might be taking over the function of the missing genes.

No auxin

Now, one of the main regulators of root branching is the plant hormone auxin. However, the researchers did not find any evidence that levels of auxin or any of the other plant hormones they looked at, was different between the fungus colonized roots and those that were not. Still wondering how the fungus manages this without auxin, they looked at the auxin distribution in the roots that were or were not colonized by the fungus. While finding more sites at which the root was preparing to grow a side root, they did not find any evidence that there was more auxin. Suggesting that the fungus indeed promote root branching without extra auxin.

So, Penicillin melilii colonized plants grow extra roots which helps them do better in general. But despite efforts to find out how this fungus does this, the researchers only find a few hints. But maybe the biggest discovery was that Penicillin only needs a subtle nudge to steer the plant to producing more roots. And this shows that a small gesture goes a long way.

Literature

Laura Gutierrez-Manso, et al., Penicillium melinii promotes root growth through subtle host reprogramming across model and crop species, Journal of Experimental Botany, 2026; erag396, https://doi.org/10.1093/jxb/erag396

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

Subtiele duwtjes

Subtiele duwtjes

De meeste van ons kennen penicilline als een antibiotica. Het wordt gemaakt door de in de grond levende Penicillin rubens schimmel. Nu heeft deze schimmel veel broertjes en zusjes, waarvan sommige ervan houden om zich te nestelen tussen de cellen van de wortel. Voor de plant is dit iets positiefs, gekoloniseerde planten groeien meer wortels. Nu laat een nieuwe studie door Spaanse en Tsjechische onderzoekers zien dat Penicillin melinii met subtiele duwtjes wortelgroei bevorderd.

Omdat een goed ontwikkeld wortel systeem in het voordeel is van de plant, gewassen niet uitgezonderd, keken de onderzoekers of er microben waren die konden helpen. Het enige andere criterium dat ze hadden was dat ze moesten kunnen groeien onder laboratoriumomstandigheden. Dat maakt ze tenslotte makkelijker om mee te werken.

De onderzoekers vonden er een die niet alleen de model plant Arabidopsis (zandraket) meer wortels gaf, maar ook quinoa en tomatenplanten. Die laatste groeide de onderzoekers ook samen met de geïsoleerde microben op de akker. Daar zagen ze dat de planten meer bladeren en tomaten groeide. Wat laat zien dat een groter wortelsysteem helpt met het verkrijgen van een grotere opbrengst. Hierna identificeerde de onderzoekers de geïsoleerde microbe als de schimmel Penicillin melinii.

Weinig aanwijzingen

Nu ze wisten met welke microbe ervoor zorgde dat de plant meer wortels groeide was de vraag hoe. Als eerste keken de onderzoekers naar waar Penecillin zich nestelde. De schimmel bleek alleen tussen de cellen te groeien in de buitenste cellagen van de wortel. Maar, het groeide niet in de vaatbundels.

Vervolgens was de vraag hoe deze Penicillin planten helpt met het groeien van meer wortels. Hiervoor keken de onderzoekers naar welke genen meer of minder actief waren in de met de schimmel gekoloniseerde wortel in vergeleken met de wortels die niet gekoloniseerd waren. verassend weinig. De meeste hiervan hadden te maken met hoe de plant reageerde op indringers. Maar een groep viel op.

Deze groep bestond uit genen die betrokken waren bij de regulering van zijwortel ontwikkeling. Deze genen waren net iets meer actief. Om te testen dat deze genen daadwerkelijk betrokken waren bij de door de schimmel gestimuleerde wortelgroei keken de onderzoekers wat er gebeurde in planten die deze genen niet hadden. In een geval was het gen in de plant nodig voor de door de schimmel gestimuleerde wortelgroei. Voor twee andere genen, die onderdeel zijn van grote gen-families, kon Penicillin nog steeds wortelgroei stimuleren als deze genen in de planten afwezig waren. De onderzoekers denken dat hier gerelateerde genen de functie van de missende genen overneemt.

Geen auxine

Nu is een van de voornaamste regulators van vertakking van de wortels het plantenhormoon auxine. Tegen de verwachting in konden de onderzoekers geen bewijs vinden dat de hoeveelheid auxine, of dat van andere plantenhormonen waarna ze keken, erg verschilde tussen de wortels die wel of niet gekoloniseerd waren. Niet overtuigd en nog steeds nieuwsgierig naar hoe de schimmel dit voor elkaar krijgt, keken de onderzoekers naar de distributie van de auxine in de wortels. Alhoewel de onderzoekers meer locaties zagen waar de wortel bezig was met de voorbereidingen voor het groeien van zijwortels, vonden ze hier geen extra auxine. Wat suggereert dat de schimmel wortelgroei inderdaad stimuleert zonder extra auxine.

Dus Penicilin melinii gekoloniseerde planten groeien extra wortels wat ze helpt om beter te groeien. Maar ondanks de moeite om uit te vinden hoe deze schimmel dit doet, konden de onderzoekers maar een paar aanwijzingen vinden. Maar misschien was dan ook wel de grootste ontdekking dat Penicillin maar een paar subtiele duwtjes hoeft te geven om de plant tot meer wortelgroei te bewegen. Wat laat zien wat een klein gebaar teweeg kan brengen.

Literatuur

Laura Gutierrez-Manso, et al., Penicillium melinii promotes root growth through subtle host reprogramming across model and crop species, Journal of Experimental Botany, 2026; erag396, https://doi.org/10.1093/jxb/erag396

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.

Handiness in flowers

Handiness in flowers

Twist to the left, twist to the right. Mirror image flowers place their male and female organs on opposite side of the flower midline, preventing self-fertilization. But to ensure pollination, it helps if half of the flowers of a species are oriented the opposite way. Now a group of international researchers report that how South African butterfly lily (Wachendorfia paniculata) ensures this is remarkable similar to how sex in humans is decided.

In plants flowers can be right- or left-handed. In right-handed flowers the female style is located on the right of the flower midline, while the majority of its stamen are located on the left side of the midline. Left-handed flowers are organised in the opposite way. This prevents self-fertilization. But as pollinators are dusted with pollen on only one side of their body, pollination would only occur if some flowers of the population have an opposite handiness. In some species flowers on a single plant alternate, in other species an individual is either left- or right-handed. In both cases it is not clear how handiness is regulated.

Twisting styles

The authors of this latest paper wanted to find out and singled in on the South African butterfly lily, in which individuals are either left- or right-handed. After confirming that is indeed the case the researchers observed that the handiness was already noticeable in the closed buds. A time-lapse video showed twisting styles, indicating that the handiness is not simple bending to one side. Zooming in individual cells of the style, the researchers noticed that those at the base of the style where twisted.

After accidentally growing some of the buds upside down the researchers noticed that they showed a handiness opposite of what was expected. Suggesting gravity was involved. Looking at this more closely, showed that the cells that were at the bottom stretched themselves out more than those at the top, which enabled the twisting of the style or stamen in one direction. But growing the buds upside down means that the cells that where at the bottom are now at the top and the other way around, leading to a twist in the other direction.

Two to tango

To confirm that twisting cells and gravity are the only things that are needed to introduce left or right-handiness, the researchers put the whole thing through a simulation. Confirming that indeed twisting and gravity was all what was needed. What’s more, they are needed together, without one, the other has little effect, and the style and stamen don’t twist and are located in the middle of the flower. This was subsequently confirmed experimental.

After knowing how, mechanically, flower handiness works, the researchers wanted to know the genetics behind it. So, they sequenced left- and right-handed South African butterfly lilies. First, they found that in right-handed plants had a YUCCA-R gene while this gene was absent in the left-handed plants.

Underlying genetics

Diving in deeper to find out where on the genome this YUCCA-R gene was located let to the discovery that left-handed plants were missing a small stretch of a chromosome. In right-handed plants this stretch of DNA contained the YUCCA-R gene and two other genes.

Following up on those three genes, the researchers found that YUCCA-R is responsible for the twisting the style to the right, while the other two genes where responsible for the stamen twisting the opposite direction. If YUCCA-R or those two other genes are absent, then the stamen and style are located on the same side of the flower.

So, the presence or absence of that small stretch of chromosome determines if the flowers of the South African butterfly lily are right- or left-handed. This kind of resembles how in humans the presence or absence of the Y-chromosome determines if the individual is male or female. But also like in humans, it is not absolute, gravity and additional mutations also have their say.

Literature

Haoran Xue et al., Supergene control of chiral development in mirror-image flowers. Science 393, eaeb1157 (2026). https://www.science.org/doi/10.1126/science.aeb1157

Or for the BioRxiv version https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2025.08.29.672924v1

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

Handigheid in bloemen

Handigheid in bloemen

Draai naar links, Draai naar rechts. Spiegelbeeld bloemen plaatsen hun mannelijke en vrouwelijke organen aan tegenovergesteld zijde van de middenlijn om zelffertilisatie te voorkomen. Maar om bestuiving te bevorderen helpt het als de helft van de bloemen van een soort net andersom georiënteerd zijn. Nu rapporteert een groep internationale onderzoekers dat de Zuid Afrikaanse vlinder lelie (Wachendorfia paniculata) doet dit op een manier die verassend genoeg vergelijkbaar is met hoe sekse in mensen wordt bepaald.

In planten kunnen bloemen links-of rechtshandig zijn. In rechtshandige bloemen zit de vrouwelijke stijl rechts van het midden, terwijl de meerderheid van de meeldraden aan de linkerkant zitten. Bij linkshandige bloemen is dit precies andersom. Dit voorkomt zelffertilisatie. Maar omdat bestuivers maar aan een kant van hun lichaam met stuifmeelkorrels oppikken, vindt bestuiving alleen plaats als sommige bloemen in de populatie tegenovergestelde handigheid hebben. In sommige soorten verschilt de handigheid van bloemen van een individu per bloem, in andere soorten zijn de individuen geheel rechts- of linkshandig. In beide gevallen is het niet duidelijk hoe handigheid gereguleerd is.

Draaiende stijlen

De auteurs van dit nieuwe artikel wilde dit uitzoeken, en zoomde in op de Zuid Afrikaanse vlinder lelie, waarvan de individuen links- or rechtshandig zijn. Na bevestiging dat dit inderdaad het geval is zagen de onderzoekers dat de handigheid al in de nog gesloten bloemknoppen zichtbaar was. Een time-lapse video liet twistende stijlen zien, een indicatie dat handigheid meer is dan simpel naar een kant buigen. Inzoomend op individuele cellen van de stijl zagen de onderzoekers dat die aan de basis van de stijl gedraaid waren.

Na per ongeluk een paar bloemknoppen op de kop te hebben gegroeid zagen de onderzoekers een tegenovergestelde handigheid dan verwacht. Dit suggereert dat zwaartekracht betrokken was. Dit in meer detail bestuderend zagen de onderzoekers dat de cellen aan de onderkant zich meer uitstrekte dan die aan de bovenkant, wat de draaiing naar een kant veroorzaakte. Maar door de bloemknoppen op z’n kop te groeien kwamen de cellen die normaal aan de onderkant zitten boven, en die boven liggen onder, wat voor een draaiing de andere kant op zorgde.

Twee voor tango

Om te bevestigen dat de draaiende cellen en zwaartekracht de enige benodigde dingen waren om links- of rechtshandigheid te introduceren stopte de onderzoekers dit alles in een stimulatie. Die bevestigde dat inderdaad draaiende cellen en zwaartekracht was alles wat nodig was. De stimulatie liet ook zien dat als er maar een van die twee aanwezig waren de stijl en meeldraden dan in het midden van de bloem zitten. De bevestigde de onderzoekers vervolgens experimenteel.

Nu de onderzoekers wisten hoe mechanisch gezien de handigheid van bloemen werkt, gingen de onderzoekers opzoek naar de achterliggende genetica. Hiervoor sequencen ze eerst het genoom van de Zuid Afrikaanse vlinder lelie. Als eerste vonden de onderzoekers dat in rechtshandige planten een YUCCA-R gen hadden die afwezig was in linkshandige planten.

Onderliggende genetica

Dieper in duikend in waar in het genoom dit YUCCA-R gen precies zat leidde tot de ontdekking dat linkshandige planten een klein deel van een chromosoom miste. In rechtshandige planten bevat dit stuk DNA het YUCCA-R gen en twee andere genen.

Deze drie genen opvolgend ontdekte de onderzoekers dat het YUCCA-R gen verantwoordelijk is voor de draaiing naar rechts van de stijl, terwijl de andere twee genen verantwoordelijk waren voor het draaien van de meeldraden in de tegenovergestelde richting. Bij afwezigheid van of het YUCCA-R gen of de twee andere genen zaten de stijl en de meeldraden aan dezelfde kant van de bloem.

Dus, de aanwezigheid of afwezigheid van een klein stuk van een chromosoom bepaald of de bloemen van de Zuid Afrikaanse vlinder lelie rechts- of linkshandig zijn. Dit is soort van vergelijkbaar met hoe in mensen de aanwezigheid of afwezigheid van het Y-chromosoom bepaald of een individu een man of vrouw is. Al is dit net zoals in mensen, niet absoluut, zwaartekracht en mogelijke mutaties hebben ook een vinger in de pap.

Literatuur

Haoran Xue et al., Supergene control of chiral development in mirror-image flowers. Science 393, eaeb1157 (2026). https://www.science.org/doi/10.1126/science.aeb1157

Or voor de BioRxiv versie https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2025.08.29.672924v1

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.