Cool buds

Cool buds

Sometimes plants are too hot. Especially pollen development is heat sensitive. But, as Dutch researchers show in a Preprint, plants have found a way around.

When pollen develop during a heatwave they are often not viable. With as result: lower fertility. But fortunately plants have found a solution, they cool their flower buds during hot weather. The researchers studied how the plant does this, and if it works.

First they measured the temperature inside and outside tomato flower buds. They observed that when the outside temperature gets above 26°C the temperature inside the flower bud does not keep up. This temperature difference increased to 2 degrees when the outside temperature got to 34°C.

To find out how the plant keeps their buds cool, the researchers closed of the flower bud stomata. This resulted in a smaller temperature difference between the inside and outside of the flower buds. The confirmation that a plant cools its flower buds via its stomata came from a tomato plant that could not close its stomata. The buds of these plants were even cooler during hot conditions that that of plants that could close their stomata. In addition, the plants that could not close their stomata were also more fertile during a heatwave.

Tomato plants with cooler bust grow more tomato’s

Subsequently the researchers found a tomato variety that has natural better flower bud cooling. They noticed that this cool bud variant had a higher heat tolerance. Where his not so cool brothers got infertile at 32C, this cool bud variant could hold it out till 33C.

The cool bud variant also turned out to cool its flower buds by opening its stomata. But, importantly, it could do this independently from the stomata in its leaves.

That this also is an advantage in real life the researchers found out while growing the cool bud tomato variant in Spain during a heatwave. The cool bud variant grew more tomato’s than its not so cool brothers.

Literature

Martijn J. Jansen, Stuart Y. Jansma, Klaske M. Kuipers, Wim H. Vriezen, Frank F. Millenaar, Teresa Montoro, Carolien G.F. de Kovel, Fred A. van Eeuwijk, Eric J.W. Visser, Ivo Rieu (2024) Flower bud cooling protects pollen development and improves fertility during heatwaves. bioRxiv 2024.08.18.608441; doi: https://doi.org/10.1101/2024.08.18.608441

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

Koele knoppen

Koele knoppen

Voor planten is het soms te warm. Vooral stuifmeel is hitte gevoelig. Maar daar hebben planten wat op bedacht, zo laten Nijmeegse onderzoekers in een Preprint zien.

Als stuifmeel zich tijdens een hittegolf vormt, dan is het vaak helaas niet levensvatbaar. Met als resultaat: verminderde bevruchting. Gelukkig lijken planten daar wat op gevonden, ze koelen hun bloemknoppen bij heet weer. De onderzoekers zochten uit of en hoe dat werkt.

Het eerste wat ze deden was de temperatuur meten binnen en buiten tomatenbloemknoppen. Zo zagen ze dat boven de 26°C de temperatuur in de knop lager is dan buiten de knop. Dit liep op tot 2 graden verschil bij een buitentemperatuur van 34°C.

Om te ontdekken hoe de planten hun knoppen koelden sloten de onderzoekers de huidmondjes. Dit bleek het verschil in temperatuur tussen binnen en buiten de knop te verkleinen. De bevestiging kwam van een tomatenplant die z’n huidmondjes niet kon sluiten. De knoppen van deze plant waren zelfs nog koeler bij hitte dan van planten die hun huidmondjes wel kunnen sluiten. Daarnaast bleken planten die hun huidmondjes niet konden sluiten vruchtbaarder tijdens een hittegolf.

Aan tomatenplanten met koelere knoppen groeien meer tomaten

Vervolgens vonden de onderzoekers een tomaten variant die van nature betere bloemknoppen koeling heeft. Hierbij zagen ze dat de koele knoppen variant een hogere hitte tolerantie had. Waar z’n niet koele broertjes al bij 32°C onvruchtbaar werden, was deze koele knoppen variant dat pas bij 33°C.

Ook de koele knoppen variant bleek z’n knoppen te koelen door z’n huidmondjes open te zetten. En nog belangrijker, deed dit onafhankelijk van de opening van z’n huidmondjes in z’n bladeren.

Dat dit in de praktijk ook voordeel oplevert zagen de onderzoekers toen ze de tomaten planten in Spanje tijdens een hittegolf groeide. De koele knoppen variant groeide meer tomaten dan z’n niet koele broertjes.

Literatuur

Martijn J. Jansen, Stuart Y. Jansma, Klaske M. Kuipers, Wim H. Vriezen, Frank F. Millenaar, Teresa Montoro, Carolien G.F. de Kovel, Fred A. van Eeuwijk, Eric J.W. Visser, Ivo Rieu (2024) Flower bud cooling protects pollen development and improves fertility during heatwaves. bioRxiv 2024.08.18.608441; doi: https://doi.org/10.1101/2024.08.18.608441 

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.

A brake on stomata

A brake on stomata

Plant adapt their growth to their environment. A leaf, for example, growing under higher CO2 concentrations has fewer stomata. Swedish researchers show in Plant, Cell & Environment how plants are regulating this.

The researchers started their research with the question how the environment influenced leaf growth. Using a plant without CDK8, a protein that regulates gene activators. Plants without CDK8 are tiny. They appeared as shown by measurements to use water less efficiently. A trait that got the researchers looking at the stomata of the CDK8 less plants.

A plant is in a way breading CO2 in and water out through their stomata, pores, that are located at the bottom of the leaf. A plant can regulate their ‘breathing’ by opening their stomata for longer or shorter times. But this appeared not to be different between plants with and without CDK8.

CDK8 limits the amount of stomata that develop

Subsequently the researchers analysed the number of stomata in plants without CDK8. This turned out to be a relatively higher amount than in plants with CDK8. Explaining the water loss. To find out how CDK8 influences the number of stomata, the researchers looked at the genes that were turned on and off in plants with and without CDK8.

Zooming in on the genes that have a function in stomata development, the researchers found the gen regulator SPEACHLESS, and the genes that SPEACHLESS regulates. SPEACHLESS regulates the development of leaf cells in stomata. When SPEACHLESS is present the cell will develop into a meristemoid mother cell, which in turn divides asymmetrically. Her smallest daughter cell, also called the meristemoid cell, is dividing symmetrically one more time. Her daughter cells form together the two halves of a stomata.

The question was if CDK8 influences SPEACHLESS directly. To find out the researchers analysed if these two proteins could bind to each other. Which, it turned out, they could. But not only that. CDK8 is also labelling SPEACHLESS for degragdation.

In this way CDK8 keeps the amount of SPEACHLESS in control. In doing so putting a brake on the number of stomata. Without CDK8, the break is taken of SPEACHLESS, increasing the number of stomata as a result.

Literature

Hermida-Carrera, C., Vergara, A., Cervela-Cardona, L., Jin, X., Björklund, S. & Strand, Å. (2024) CDK8 of the mediator kinase module connects leaf development to the establishment of correct stomata patterning by regulating the levels of the transcription factor SPEECHLESS (SPCH). Plant, Cell & Environment, 1–15. https://doi.org/10.1111/pce.15102

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

Rem op de huidmondjes

Rem op de huidmondjes

Planten passen hun groei aan op hun omgeving. Zo heeft een blad dat groeit onder hogere CO2 concentraties minder huidmondjes. Zweedse onderzoekers laten in Plant, Cell & Environment zien hoe de plant dit reguleert.

De onderzoekers begonnen hun onderzoek met de vraag hoe de omgeving groei van bladeren beïnvloed. Hiervoor gebruikte ze een plant zonder CDK8. CDK8 is een eiwit die gen aan/uitzetters reguleert. Planten zonder CDK8 zijn nog al klein. Maar bleken bij metingen ook water minder efficiënt te gebruiken. Een eigenschap die de onderzoekers naar de huidmondjes van de CDK8 loze planten deed kijken.

Een plant ‘ademt’ namelijk CO2 in en water uit met behulp van z’n huidmondjes, poriën, die zich aan de  onderkant van een blad bevinden. Een plant kan dit reguleren door huidmondjes langer of korter open te houden. Maar daarin bleken CDK8 loze planten niet af te wijken van planten met CDK8. Beide sloten hun huidmondjes bij uitdroging en hoge CO2 concentraties.

CDK8 begrenst hoeveel huidmondjes er ontwikkelen

Vervolgens bestudeerde de onderzoekers hoeveel huidmondjes CDK8 loze planten hadden. Dit bleken er in verhouding veel meer te zijn dan planten met CDK8. Wat het water verlies verklaarde. Om uit te vinden hoe CDK8 het aantal huidmondjes beïnvloede bestudeerde de onderzoekers de genen die aan en uitstonden in planten met en zonder CDK8.

Inzoomend op de genen die een rol spelen bij de ontwikkeling van huidmondjes, troffen de onderzoekers de gen aan/uitzetter SPEACHLESS en genen die SPEACHLESS aanzet aan. SPEACHLESS reguleert of een blad-cel zich ontwikkeld tot een huidmondje. Bij aanwezigheid van SPEACHLESS ontwikkelt de cel zich tot een meristemoid moedercel, die op haar buurt asymmetrisch deelt. De kleinste dochtercel, ook wel meristemoid cel genoemd, ondergaat nog een enkele symmetrische deling, haar dochter cellen vormen de twee helften van een huidmondje.

De vraag was nu of CDK8 direct SPEACHLESS beïnvloed? Het eerste wat de onderzoekers na gingen of deze twee eiwitten aan elkaar konden binden. Dit bleken ze te doen. Maar niet alleen dat. Bond CDK8 namelijk aan SPEACHLESS dan plakte het ook een label aan SPEACHLESS, om het te markeren voor afbraak.

CDK8 houdt zo de hoeveelheid SPEACHLESS in bedwang. Het begrenst zo de hoeveelheid huidmondjes. Maar is CDK8 afwezig, dan gaat de rem van SPEACHLESS, met meer huidmondjes als gevolg.

Literatuur

Hermida-Carrera, C., Vergara, A., Cervela-Cardona, L., Jin, X., Björklund, S. & Strand, Å. (2024) CDK8 of the mediator kinase module connects leaf development to the establishment of correct stomata patterning by regulating the levels of the transcription factor SPEECHLESS (SPCH). Plant, Cell & Environment, 1–15. https://doi.org/10.1111/pce.15102

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.