Armed against salt

Armed against salt

When there is an extensive amount of salt plants take action. One of the things they do, as researchers lead by Christa Testerink show in The Plant Cell, is adapting their cell wall. To prevent weakening by sodium ions.

Plants, just like other organisms, don’t like an extensive amount of salt. It damages their cells. When they got the chance they actively grow away from salt. But avoidance is not always possible. That is why the researchers studied the effect of too much salt when the root does not have a chance to grow away.

The first thing they needed was a visible change. This they found in a stress test in which they challenged Arabidopsis roots to a change in gravity and salt stress. Roots that had to deal with both gravity and salt stress grew less quickly downwards again than roots that only had to deal with a gravity challenge.

Subsequently the researchers analysed root growth of 345 different Arabidopsis varieties challenged this way. They noticed that the speed and readjustment to gravity differed between varieties. This the researchers used to identify the genes that contribute to this variety. Narrowing down on one gene ExAD that varied between the different Arabidopsis varieties analysed.

ExADs job is to make sure that in the presence of too much salt the cell wall doesn’t break down

From ExAD it is known that it contributes to the sturdiness of the cell wall. But how this contributes to better salt tolerance was so far unknown. To find this out the researchers exposed seedlings without ExAD to the gravity/salt test. They noticed that the roots of seedlings without ExAD grew quicker downwards again that roots of seedlings with ExAD.

But studying their cell wall showed that this was not due to the fact that they were more salt tolerant. They actually were not. The molecules in their cell walls were less connected to each other. This resulted in a weaker cell wall. Weaker cell walls allow for easier bending of the roots. But they also allow more salt molecules to cross.

ExAD job is to make sure that in presence of salt the cell wall stays strong enough. But more research is needed to analysed how variation in the ExAD gene contribute to salt tolerance. So breeders can use that information in their breeding for salt tolerant crops.

Literature

Yutao Zou, Nora Gigli-Bisceglia, Eva van Zelm, Pinelopi Kokkinopoulou, Magdalena M Julkowska, Maarten Besten, Thu-Phuong Nguyen, Hongfei Li, Jasper Lamers, Thijs de Zeeuw, Joram A Dongus, Yuxiao Zeng, Yu Cheng, Iko T Koevoets, Bodil Jørgensen, Marcel Giesbers, Jelmer Vroom, Tijs Ketelaar, Bent Larsen Petersen, Timo Engelsdorf, Joris Sprakel, Yanxia Zhang, Christa Testerink, Arabinosylation of cell wall extensin is required for the directional response to salinity in roots, The Plant Cell, 2024;, koae135, https://doi.org/10.1093/plcell/koae135

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

Gewapend tegen zout

Gewapend tegen zout

Bij een overdaad aan zout onderneemt de plant actie. Onder andere, zo laten onderzoekers onder leiding van Christa Testerink in The Plant Cell weten, bij hun celwand. Deze passen ze aan om schade door natrium ionen te voorkomen.

Planten houden net als veel andere organismen niet van een te veel aan zout. Het tast hun cellen aan. Als ze de kans hebben groeien ze er actief van weg. Maar vermijding is niet altijd mogelijk. Daarom bestudeerde de onderzoekers het effect van een te veel aan zout als de wortel geen keus heeft om er vanaf te groeien.

Het eerste wat ze nodig hadden is een zichtbare aanpassing. Deze vonden de onderzoekers toen ze Arabidopsis wortels zowel een zwaartekracht uitdaging gaven als zout stress. Wortels die ook met zout stress te maken hadden groeide minder snel weer recht naar beneden dan wortels die enkel een zwaartekracht uitdaging hadden.

Vervolgens analyseerde de onderzoekers de wortel groei 345 verschillende Arabidopsis variaties onder deze omstandig heden. Hierbij zagen ze enige variatie in de snelheid en mate waarmee de wortel weer recht omlaag ging groeien. Deze variatie gebruikte de onderzoekers vervolgens om de hieraan bijdragende genen mee op te sporen. De waargenomen variatie correleerde aan de verschillen in die de onderzoekers zagen in het ExAD gen.

ExAD zorgt bij aanwezigheid van te veel zout dat de celwand stevig genoeg blijft

Van ExAD was al bekend dat het bijdraagt aan de stevigheid van de celwand. Maar hoe dat bijdraagt aan een beter zouttolerantie was tot nu toe onbekend. Om dit te testen onderwierpen de onderzoekers zaailingen zonder ExAD aan de zwaartekracht/zout test. Wat opviel was dat de wortels van zaailingen zonder ExAD sneller dan de zaailingen met ExAD weer recht naar benenden groeiden.

Maar bestudering van de celwand wees erop dat dit niet kwam omdat ze beter tegen zout konden. Juist het tegenover gestelde. De moleculen in hun celwand waren minder met elkaar verbonden. Dit maakte de celwand zwakker. Zwakkere celwanden maken het makkelijker voor de wortel om te buigen. Maar laten ook meer zout moleculen door.

ExAD zorgt er dus voor dat in aanwezigheid van zout voor dat de celwand stevig genoeg blijft. Meer onderzoek is nodig om te analyseren hoe de verschillende variaties in het ExAD gen bijdragen aan zouttolerantie. Zodat veredelaars deze kennis kunnen gebruiken bij het kweken van zouttolerante gewassen.

Literatuur

Yutao Zou, Nora Gigli-Bisceglia, Eva van Zelm, Pinelopi Kokkinopoulou, Magdalena M Julkowska, Maarten Besten, Thu-Phuong Nguyen, Hongfei Li, Jasper Lamers, Thijs de Zeeuw, Joram A Dongus, Yuxiao Zeng, Yu Cheng, Iko T Koevoets, Bodil Jørgensen, Marcel Giesbers, Jelmer Vroom, Tijs Ketelaar, Bent Larsen Petersen, Timo Engelsdorf, Joris Sprakel, Yanxia Zhang, Christa Testerink, Arabinosylation of cell wall extensin is required for the directional response to salinity in roots, The Plant Cell, 2024;, koae135, https://doi.org/10.1093/plcell/koae135

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.

Biggest plant family tree

Biggest plant family tree

Always wanted to know how forget-me-nots and oak trees are related. Now you can find out using the up till now biggest ever family tree of flowering plants. Researchers recently published this family tree in Nature.

First a few numbers. 279 researchers out of 27 countries worked on the family tree. They used plant material from 163 herbariums from 48 countries. In total they gave 9506 species a place in the family tree. This is about 60% of all flowering plants, who in turn cover 85% of all the flowering plant genera.

90% of all plants are flowering plants. But about their evolutionary origins is less known that researchers would like. Earlier family trees were far from complete. What complicates answering evolutionary questions. This made the researchers wanting to change this.

The first challenge was to get plant material of all those different species. This the researchers solved by getting part of the material from herbariums. Using modern DNA isolation techniques the researchers could isolate enough good quality DNA out of dried plant material. This the researchers used this to sequence 353 genes from each species. In contrast with earlier family tree studies, the analysed genes were not from plastid but from the nuclear genome.

The family tree enables more than just the study of the evolutionary origin of flowering plants

The next challenge came by building the family tree. The current software programs that researches normally use for this could not handle the amount of data. To overcome this problem the researchers first made a skeleton of the family tree. Using 5 representatives of each plant family. Subsequently they made of each plant family a sub-family tree. This in turn they pasted within the skeleton of the big family tree. Giving a family tree that mostly was in agreement with previous family trees, but then in more detail.

Lastly the researchers dated the different points of branching off in the tree using fossils. One of the things they could decipher from this was that flowering plants originated between 154 and 247 million years ago.

The family tree enables to study the evolution of flowering plants in more detail. But in addition the tree can contribute to biodiversity research. It can help to predict the characteristics of plant species. Help by the identification of wild relatives of our crops. Help finding plant derived molecules used for drug development. Al together, the opportunities are as divers at the family tree itself.

Literature

Zuntini, A.R., Carruthers, T., Maurin, O. et al. Phylogenomics and the rise of the angiosperms. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07324-0

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

Grootste plantenstamboom

Grootste plantenstamboom

Altijd al willen weten hoe madeliefjes en eikenbomen aan elkaar verwant zijn. Je zou het kunnen uitzoeken met behulp van de tot nu toe aller grootste stamboom van bloeiende planten. Deze hebben onderzoekers onlangs in Nature gepubliceerd.

Eerst even een aantal nummers. 279 onderzoekers uit 27 landen werkte aan de stamboom. Ze gebruikte plantenmateriaal van 163 herbariums uit 48 landen. In totaal hebben 9506 soorten een plekje in de stamboom gevonden. Die beslaan ongeveer 60% van alle bloeiende plantensoorten. Maar belangrijker, dit beslaat 85% van alle bloeiende planeten genera.

90% van alle planten zijn bloeiende planten. Maar over hun evolutionaire oorsprong is minder bekend dan onderzoekers willen. Eerdere stambomen van bloeiende planten zijn namelijk verre van compleet. Dit maakt evolutionaire vragen lastiger te beantwoorden. Vandaar de dat de onderzoekers hier verandering in wilde brengen.

De eerste uitdaging om aan plantenmateriaal van al die verschillende soorten te komen hebben de onderzoekers opgelost door gedeeltelijk materiaal uit herbariums te halen. Met behulp van moderne DNA isolatie technieken lukte het de onderzoekers om voldoende DNA van goede kwaliteit te halen uit gedroogd plantenmateriaal. Dit gebruikte de onderzoekers om voor elke soort 353 genen in kaart te brengen. In tegenstelling tot vorige stamboom onderzoeken, bevonden deze genen zich niet in plastid genomen maar in het nucleair genoom. 

De mogelijkheden van de stamboom gaan verder dan het bestuderen van de evolutionaire oorsprong van bloeiende planten

De volgende uitdaging kwam bij het bouwen van de stamboom. Huidige software programma’s die onderzoekers hiervoor gebruiken kunnen de grote hoeveelheid aan data niet aan. Om dit probleem te omzeilen maakte de onderzoekers eerst een geraamte van de stamboom met behulp van 5 vertegenwoordigers van elke plantenfamilie. Vervolgens maakte ze van elke plantenfamilie een sub-stamboom. Die paste ze daarna in het stamboom geraamte. Dit leverde een stamboom op die grotendeels overeenkwam met wat al bekend was. Maar dan met meer details.

Als laatste bepaalde de onderzoekers met behulp van fossielen hoe lang geleden de verschillende vertakkingen in de stamboom plaatsvonden. Hieruit konden ze onder andere aflezen dat bloeiende planten tussen de 154 en 247 miljoen jaar geleden zijn ontstaan.

De stamboom maakt het mogelijk om de evolutie van de bloeiende planten in meer detail te bestuderen. Daarnaast kan de stamboom bijdragen aan biodiversiteitsonderzoek. Het kan helpen voorspellen eigenschappen van een plantensoort. Het identificeren van wilde verwanten van onze gewassen. Helpen bij het vinden van door planten gemaakte stoffen voor medicijn ontwikkeling. Al met al, de mogelijkheden zijn net zo divers als de stamboom zelf.

Literatuur

Zuntini, A.R., Carruthers, T., Maurin, O. et al. Phylogenomics and the rise of the angiosperms. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07324-0

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.