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.

Better with far red light

Better with far red light

Plants use light for their growth. To be more specific, they use the photons from blue and red light. Now Now Dutch researchers show that in addition, photons from far-red light can contribute to the conversion of CO2 to sugars.

Plants use far red light it to figure out if they are getting shaded over. Leaves mostly absorb red light, and allow far red light to pass through. This is why the ratio red to far red light decreases with the amount of overhanging leaves. But far red light can also make photosynthesis more efficient. Although, there is no photosynthesis when plants are only receiving far-red light. This effect the researchers decided to investigate using rice plants.

Rice plants were growing better when they get during the day an extra dose of far red light in addition to their normal amount of white light. But far red light appeared not to have any effect on gene expression. Moreover, the extra growth was only there when the extra dose of red light was received simultaneously with the white light. Giving the plants an extra dose of far red light at the end of the day did not make the plants grow better.

An extra bit of far red light rice plants make their photosynthesis more efficient

To decipher this further the researchers studied the leaves. Even though plants had increased  leave size when growing in white and far red light, they did not have extra stomata. And the leaves were also paler, they had fewer chloroplasts. The opposite of what you might be expecting of plants that grew better. Lastly the researchers studied the photosynthetic activity. This appeared to be increased in plants that grew in white light supplemented with far red light.

Growing in the shadow does not have to be the end of photosynthesis. As long as there is enough red and blue light, and extra bit of far red light might make photosynthesis even more efficient. Although the study also showed that the amount of increased efficiency depended of the variety of the rice plants. Some variety get more out the extra far red light photons that another variety.

Literature

Huber, M., de Boer, H.J., Romanowski, A., van Veen, H., Buti, S., Kahlon, P.S. et al. (2024) Far-red light enrichment affects gene expression and architecture as well as growth and photosynthesis in rice. Plant, Cell & Environment, 1–18. https://doi.org/10.1111/pce.14909

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

Beter met ver-rood licht

Beter met ver-rood licht

Voor hun groei gebruiken planten licht. Om specifieker te zijn de fotonen uit blauw en rood licht. Nu laten Nederlandse onderzoekers zien dat ook fotonen uit ver-rood licht bijdragen aan de omzetting van CO2 in suikers.

Planten gebruiken ver-rood licht met namen om na te gaan of ze in de schaduw komen te staan. Bladeren nemen rood licht op en laten ver-roodlicht door. Hierdoor neemt de verhouding rood versus ver-rood licht af naarmate er meer overhangende bladeren zijn. Maar ver-rood licht kan ook fotosynthese efficiënter maken. Al is er geen fotosynthese als planten enkel in ver-rood licht staan. Dit effect besloten de onderzoekers bij rijstplanten verder uit te zoeken.

Rijstplanten die gedurende de dag een extra dosis ver-rood licht ontvingen boven op hun normale hoeveelheid aan wit licht groeide extra goed. Maar ver-rood licht bleek nauwelijks effect te hebben op de gen expressie. De extra groei bleek was er alleen wanneer de planten gelijktijdig met het witte licht ook ver-rood licht hadden. Kregen de planten allen aan het eind van de dag een extra stoot ver-rood licht dan deden de planten het niet beter.

Met extra ver-rood licht maken rijstplanten hun fotosynthese efficiënter

Om dit verder uit te pluizen bestudeerde de onderzoekers de bladeren. Ondanks dat deze groter waren wanneer de planten naast wit licht ook ver-rood licht kregen, hadden de bladeren geen extra huidmondjes. Ook zagen de bladeren er zelfs iets bleker uit, ze hadden minder bladgroen korrels. Het tegenovergestelde van wat je verwacht bij meer groei. Als laatste bestudeerde de onderzoekers de fotosynthese activiteit. Deze bleek groter wanneer de planten zowel wit als ver-rood licht ontvingen.

In de schaduw staan hoeft dus niet het einde van fotosynthese te zijn. Zolang er genoeg rood en blauw licht is kan een extra beetje ver-rood licht de fotosynthese zelfs efficiënter maken. Al bleek in het onderzoek ook dat hoeveel efficiënter afhangt van het soort rijstplant. Het ene ras haalde meer uit de extra ver-rood fotonen dan het andere ras.

Literatuur

Huber, M., de Boer, H.J., Romanowski, A., van Veen, H., Buti, S., Kahlon, P.S. et al. (2024) Far-red light enrichment affects gene expression and architecture as well as growth and photosynthesis in rice. Plant, Cell & Environment, 1–18. https://doi.org/10.1111/pce.14909

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.