Long lasting effects of cell divisions

Long lasting effects of cell divisions

Lots of organisms show one or more forms of symmetry, plants included. In The Plant Journal English researchers show that this symmetry starts by cel divisions.

Because of their cell wall plant cells can not move from their location. Therefore how and when a cell divides in part influences the shape of a plant. The results of lengthwise divisions is simply different form sidewise divisions. The researchers decided to find out what influences the orientation of those cell divisions.

For this they used a developing style. During development of the style the symmetry is shifting from a bilateral one to a radical one. Under normal conditions the cells keep dividing sidewise. But when the cells are missing SPT and IND then the style is splitting halfway in two. When you zoom in to the cell divisions, then it appears that in the upper half they are dividing lengthwise.

The pulsing pattern of cell cycle genes probably influences the cell division orientation

But SPT and IND are managers, they are regulating other genes. SPT it turns out regulates genes that regulate the distribution of the plant hormone auxin. From auxin, in turn, it is known that it influences the orientation of cell divisions. Under normal conditions the researchers observed that there is lots of auxin in the dividing cells of the style. But not when SPT is absent.

In the absence of SPT the cells appear to take longer for getting through the first phase of the cell division. This was due to the fact that both SPT and IND are regulating specific cell cycle genes. But, as the researchers showed, the absence of these specific cell cycle genes did not result in a split style.

In addition to SPT and IND auxin also regulates these specific cell cycle genes. Or to be more precise, it turns them off. But as SPT also regulates the amount of auxin in the cell, with as combined result: a pulsing on/off pattern for these specific cell cycle genes. The researchers expect that this pulsing pattern of cell cycle genes influences the cell division orientation. Although, more research is needed to confirm this.

Literature

Tasker-Brown, W., Koh, S.W.H., Trozzi, N., Maio, K.A., Jamil, I., Jiang, Y., Majda, M., Smith, R.S. and Moubayidin, L. (2024), An incoherent feed-forward loop involving bHLH transcription factors, Auxin and CYCLIN-Ds regulates style radial symmetry establishment in Arabidopsis. Plant J. https://doi.org/10.1111/tpj.16959

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

Verreikende celdelingen

Verreikende celdelingen

Veel organismes vertonen een of meerder vormen van symmetrie, zo ook planten. In The Plant Journal laten Engelse onderzoekers zien dat die symmetrie begint bij celdelingen.

Door hun celwand kunnen plantencellen niet van plaats veranderen. Daardoor bepaald hoe en wanneer een cel deelt mede de vorm van een plant. Het resultaat van delingen door de lengte is nou eenmaal anders dan die van delingen door de breedte. De onderzoekers besloten om uit te zoeken wat de oriëntatie van celdelingen beïnvloed.

Hiervoor gebruikte ze de ontwikkeling van de stamper. Hier verschuift de symmetrie namelijk van een bilaterale naar een radiale. Onder normale omstandigheden blijven de cellen tijdens de ontwikkeling van de stamper zich in de breedte delen. Maar missen de cellen de managers SPT en IND dan splitst het bovenste gedeelte van de stamper zich in tweeën. Kijk je vervolgens naar de cel delingen, dan blijken die in het bovenste gedeelte door de lengte te gaan.

Het pulserende patroon van cel cyclus genen beïnvloed waarschijnlijk de oriëntatie van de celdeling

Maar SPT en IND zijn managers, ze sturen andere genen aan. Zo stuurt SPT onder ander de genen aan die belangrijk zijn voor de distributie van het hormoon auxine, dat op zijn beurt weer invloed uitoefent op de oriëntatie van celdelingen. Onder normale omstandigheden zagen de onderzoekers dan ook een grote hoeveelheid auxine in de delende cellen van de stamper. Maar niet bij afwezigheid van SPT.

Bij afwezigheid van SPT blijken cellen langer over de eerste fase van de celdeling te doen. Dit bleek te komen omdat zowel SPT als IND bepaalde cel cyclus genen aanstuurt. Maar zo toonde de onderzoekers ook aan, afwezigheid van deze specifieke cel cyclus genen resulteert niet een gespleten stamper. Het is dus niet enkel de cel cyclus zelf dat bij afwezigheid van SPT of IND ontregeld is.

Naast SPT en IND blijkt namelijk auxine ook te reguleren wanneer deze specifieke cel cyclus genen aanstaan. Of beter gezegd, uitstaan. Daar SPT ook de hoeveelheid auxine in de cel regelt, resulteert dit voor deze specifieke cel cyclus genen in een pulserend aan/uit patroon. De onderzoekers vermoeden dat dit pulseren van de cel cyclus genen de oriëntatie van de celdeling beïnvloed. Al is er natuurlijk meer onderzoek nodig om dit te bevestigen.

Literatuur

Tasker-Brown, W., Koh, S.W.H., Trozzi, N., Maio, K.A., Jamil, I., Jiang, Y., Majda, M., Smith, R.S. and Moubayidin, L. (2024), An incoherent feed-forward loop involving bHLH transcription factors, Auxin and CYCLIN-Ds regulates style radial symmetry establishment in Arabidopsis. Plant J. https://doi.org/10.1111/tpj.16959

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.

Environmental-DNA exposes pathogens

Environmental-DNA exposes pathogens

It could be that farmers in the future use environmental DNA, or eDNA, to predict when pests arrive. English researchers show in Current Biology that this is a possibility.

Knowing if and when a pest arrives is essential for farmers. Only then can they intervene, preventing pests of getting a foothold. For lots of herbivory insect this is already reality. With help of observations and weather forecasts can be calculated when the next generation will be emerging from its egg, allowing farmers to take measures at exactly that moment.

Bot the even smaller pathogens, like fungi and bacteria, are difficult to recognise in an early stadium. But just as all other living organism they leave traces of DNA behind in the environment. Traces that can betray the pathogens. The researchers decided to test this.

Distinguishing subspecies at the moment is still difficult, because there is not enough known about where they differ in their DNA

Before they starting testing this out in the field they figured out if the traces of fungi and bacterial DNA detected in the air was comparable with their actual presence. In a wind tunnel they released various concentrations of spores from a harmless fungi. The detected amount of fungi DNA increased when there were more fungi spores in the air.

Now the researchers could start collecting samples in the field. After a test for the optimal sampling time, 60 minutes, they researchers started measurements. For one and a half months during the summer they collected three samples each week.

In order to use eDNA for early detection of pathogens, the detected eDNA needs to correspond with the actual organisms present. This turned out to be the case. The researchers found in their samples DNA from the on the field growing crops. But also from pathogens that infect those crops.

There is a good chance that eDNA will be added to the crop protection management kit

Those pathogens, the researchers could distinguish from each other up to species level. The researchers argue that it should even be possible to distinguish up to subspecies level. But, so they also say, then it needs to be known where they differ in their DNA. Something that for lots of subspecies of pathogens is unknown. The distinguishing of subspecies would particularly be useful for farmers that grow crops resistant to one subspecies, but not the other.

To use eDNA as a real predictor, the eDNA present needs to fluctuate in tune with fluctuations of its corresponding organism. This it turned out it did. The researchers had already observed that the amount of detected eDNA of a species changed with each measurement. This corresponded to the observed weather. There was for example more fungi eDNA present when it was humid, but not when it was hot weather. Corresponding to the fungi weather preferences.

There is a good chance that eDNA measurements will be added to the crop protection management kit of a farmer. Al does it need to be said that this study is only a proof-of concept. In addition the researchers say that the same method could also be used for other applications of air eDNA detection.

Literature

Giolai et al., Measuring air metagenomic diversity in an agricultural ecosystem, Current Biology (2024), https://doi.org/10.1016/j.cub.2024.07.030

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

Omgevings-DNA verraadt ziektekiemen

Omgevings-DNA verraadt ziektekiemen

In de toekomst zouden boeren weleens met behulp van omgevings-DNA, ook wel eDNA genoemd, voorspellen wanneer een plaag op handen is. Dat het mogelijk is laten Engelse onderzoekers in Current Biology zien.

Weten of en wanneer er een plaag aankomt is essentieel voor boeren. Alleen dan kunnen ze precies op tijd ingrijpen om te voorkomen dat een plaag voet aan de grond krijgt. Voor veel plaag insecten is dit al mogelijk. Met behulp van observaties en weersgegevens kan de computer berekenen wanneer de volgende generatie uit het ei kruipt, zodat op precies dat moment de boer kan ingrijpen.

De nog kleinere ziektekiemen, zoals schimmels en bacteriën zijn lastiger in een vroeg stadium te herkennen. Maar net als alle andere levende wezens laten ze sporen van hun DNA achter in de omgeving. En laat dat nu net de aanwezigheid van ziektekiemen te kunnen verraden. De onderzoekers besloten dit in de praktijk te testen.

Het onderscheiden van ondersoorten is nu nog lastig, omdat er niet genoeg bekend is waar in het DNA ze van elkaar verschillen

Voor het zover was testte ze eerst uit of de hoeveelheid schimmel of bacterie DNA dat ze in de lucht waarnemen overeenkomt met hoeveel er ongeveer aanwezig is. Hiervoor verspreiden ze verschillende hoeveelheden sporen van een onschuldige schimmel in een windtunnel. De gemeten hoeveelheid schimmel DNA nam toe na maten er meer schimmel sporen in de lucht aanwezig waren.

Nu konden de onderzoekers op de akker metingen gaan doen. Na een test voor de optimale bemonsteringslengte, 60 minuten, gingen ze van start. Anderhalve maand in de zomer namen ze drie monsters per week.

Om eDNA te kunnen gebruiken om vroegtijdig ziektekiemen op te merken moet de gemeten eDNA natuurlijk overeenkomen met de aanwezige organismen. Dit bleek het geval. Zo zagen de onderzoekers DNA terug in de monsters van de op de akker groeiende gewassen. Maar ook DNA van de bij die gewassen horende ziektemakers.

Goede kans dat eDNA in het gewasbeschermingspakket komt

Die ziektemakers konden de onderzoekers tot op soortniveau van elkaar onderscheiden. Zelfs het onderscheiden van ondersoorten zou moeten lukken beargumenteren de onderzoekers. Al moet dan wel bekend zijn waar die precies in het DNA van elkaar verschillen, wat bij lang niet alle soorten ziektemakers het geval is. Het onderscheiden van verschillende ondersoorten is voornamelijk van belang voor boeren die gewassen hebben geplant die resistent zijn tegen de ene maar niet de andere ondersoort.

Om van eDNA als een echte voorspeller te kunnen gebruiken moet de aanwezige eDNA met fluctueren met de aanwezigheid van het organisme. Dit bleek het geval te zijn. Het was de onderzoekers al opgevallen dat de hoeveelheid gemeten eDNA van een soort niet constant was, maar verschilde per meeting. Dit bleek onder andere van het weer af te hangen. Zo was er meer schimmel eDNA aanwezig in vochtig weer, maar niet bij heet weer. Wat overeenkomt met de voorkeur van schimmels.

Goede kans dus dat het meten van eDNA in het gewasbeschermingspakket van de boeren komt. Al was dit vooral een proof-of-concept. Daarnaast zeggen de onderzoekers dat de zelfde methode ook voor ander toepassingen voor het meten van de in de lucht aanwezige eDNA.

Literatuur

Giolai et al., Measuring air metagenomic diversity in an agricultural ecosystem, Current Biology (2024), https://doi.org/10.1016/j.cub.2024.07.030

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.