Receiver discovered

Receiver discovered

Plants use volatile compounds for communication. Lots is known about how these compounds are made and distributed. But how plants recognise these volatile compounds remained a mystery for a long time. Now American researchers have discovered one of these volatile receivers.

That the receivers of volatile compounds in plants remained for a long time unknown is because mostly there are no perceived differences in absence of these receivers.  This changed when the researchers discovered that the stigma of petunia flowers remains small in absence of specific volatile compounds.

Normally the flower will produce the stigma growing volatiles themselves. But not when the gene needed for producing these volatiles is absent. In these plants the stigma stays small. But when the researches exposed the developing stigma to flower produced volatile compounds, then the stigma grows to its normal size. With this the researchers discovered a perceived difference.

Using this the researchers analysed the gene regulation in order to discover the receiver of the needed volatile compound. They noticed that genes involved in the regulation of the volatile compound karrikin, a substance that is produced in forest fires, were differently regulated.

Plants have receptors to perceive specific volatile compounts

It is known that plants recognise karrikin with the KAI receptor. With this in mind the researchers looked at which of the four KAI receptors were switched on in the petunia stigma’s. This, it turned out, was KAI2ia. The researchers developed KAI2ia missing plants in order to be sure that KAI2ia was indeed the receiver of the needed volatile compounds. Also in these plant the stigma stayed small, also after exposure to the needed volatile compounds.

After having discovered the receiver, the researchers could now discover which specific volatile compound was it perceived. First they grew the stigma in presence of specific volatile compounds. They noticed that only after exposure of (−) – germacrene D the stigma grew to its normal size. This was also the case for the stigma of the plants that did not produce the volatile compounds, but not for the stigma’s of the KAI2ia missing plants.

Next the researchers went on to discover what KAI2ia does after recognizing (−) – germacrene D. For this they studied which proteins KAI2ia bind. This turned out to be MAX2. Together, they make sure that the gen-off switch SMAX1 is broken down. Which in turn allows the switching on of the stigma growing genes.

The researchers show that the recognition of specific volatile compounds result in regulating specific genes. Now the challenge will be to discover the other receivers for all the other volatile compounds that plants use to communicate.

Literature  

Shannon A. Stirling et al., Volatile communication in plants relies on a KAI2-mediated signaling pathway.Science383,1318-1325(2024). www.science.org/doi/10.1126/science.adl4685

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

Ontvanger ontdekt

Ontvanger ontdekt

Planten gebruiken vluchtige stoffen voor communicatie. Over hoe ze deze stoffen maken en versturen is veel bekend. Maar hoe ze de vluchtige signalen van anderen herkennen, dat bleef lang een groot mysterie. Nu hebben Amerikaanse onderzoekers een van de ontvangers ontdekt.

Dat de ontvangers van vluchtige stoffen in planten zo lang onontdekt bleven komt omdat er vaak geen zichtbare afwijking is bij afwezigheid van deze ontvangers. Dit veranderde toen de onderzoekers ontdekte dat de stempel van petunia bloemen klein blijft in afwezigheid van bepaalde vluchtige stoffen.

Normaalgesproken geeft de bloem de benodigde vluchtige stoffen zelf af. Maar niet wanneer het  gen ontbreekt dat nodig is voor de productie van deze stoffen. In deze planten blijft de stempel klein. Maar stelen de onderzoekers de stempel tijdens z’n ontwikkeling bloot aan de vluchtige stoffen dan groeit deze tot z’n normale grote. De onderzoekers hadden een zichtbare afwijking ontdekt.

De onderzoekers analyseerde vervolgens de gen regulatie in normale en vluchtige stoffen loze petuniabloemen om de ontvanger van de benodigde vluchtige stof te ontdekken. Hierbij viel het op dat genen die een rol hadden in de reactie op de vluchtige stof karrikin, een stof dat bij bosbranden ontstaat.

Planten hebben receptoren voor het waarnemen van specifieke vluchtige stoffen

Van karrikin is bekent dat planten dit herkennen met behulp van de KAI receptor. Daarom gingen de onderzoekers na welke van de 4 KAI receptoren in petunia aanstaat in de stempel. Dit bleek KAI2ia te zijn. Om zeker te weten dat KAI2ia de ontvanger van de benodigde vluchtige stof was ontwikkelde de onderzoekers KAI2ia loze planten. Bij deze planten bleef de stempel klein, ook na blootstelling aan de benodigde vluchtige stoffen.

Nu de onderzoekers de ontvanger hadden ontdekt konden ze ook de voor stempel groei benodigde vluchtige stof ontdekken. Het eerste wat ze deden was de stempel van de petunia bloemen laten groeien in aanwezigheid van specifieke vluchtige stoffen. Hierbij zagen ze dat na bloedstelling aan (−) – germacrene D de stempel normaal groeide. Dit deed de stempel van vluchtige stoffen loze bloemen ook, maar niet die van KAI2ia loze bloemen.

De volgende stap was ontdekken wat KAI2ia doet na herkenning van (−) – germacrene D. Hiervoor bestudeerde de onderzoekers welke eiwitten KAI2ia bindt. Hieruit kwam MAX2 naarvoren. Samen, zo bleek, zorgen ze ervoor dat gen-uitzetter SMAX1 wordt afgebroken. Wat er weer voor zorgt dat de genen die nodig zijn om de stempel te laten groeien aan gaan.

De onderzoekers laten zien dat herkenning van een specifieke vluchtige stoffen resulteert in het aan/uitzetten van specifieke genen. De uitdaging nu is het ontdekken van de andere ontvangers voor de tal van vluchtige stoffen die planten gebruiken om te communiceren.

Literatuur

Shannon A. Stirling et al., Volatile communication in plants relies on a KAI2-mediated signaling pathway.Science383,1318-1325(2024). www.science.org/doi/10.1126/science.adl4685

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.

Weeping peaches

Weeping peaches

Weeping willows and other trees that grow their branches downward appear to give up their fight against gravity. But American researchers show that this is not the case, the hanging branches of peach trees are just as strong.

The branches of most trees grow towards the sky. But some trees like weeping willows let their branches hang downwards. The underlying cause is not really clear. That is why the researchers decided to study this in more detail. They used a peach variant that was missing the WEEP gene. This loss resulted in hanging branches.

The first thing the researchers studied was the sturdiness of its branches of peach trees with or without the WEEP gene. For this they analysed the structure of the cell wall. This appeared not to differ much. They also analyse the reaction of the peach plants when these were hanging upside down, and when they were after a while righted again. It turned out that WEEP missing plants were behaving exactly the opposite to WEEP containing plants. Upside down new branches would still grow downwards. And after being righted, these new branches kept growing upwards. Notting wrong with the sturdiness of the branches.

WEEP missing plants react differently on purpose

But what is causing the branches of WEEP missing plants to grow downwards? To find out the researchers studied which genes were turned on in the branches. Hereby they compared the genes that were on in the top and bottom side of the branch. Surprisingly the genes that were on at the top side of the branch in WEEP containing plants were on at the bottom side of the branch in WEEP missing plants. And the other way around.

Studying those genes the researches noticed that a some of those genes that were differently turned on in WEEP-missing and WEEP-containing plants had to do with how much a cell can stretch itself. Those are differently tuned at the top and bottom of the branch. Are they more turned on in the bottom of the branch, then these cells will stretch more allowing the branch to grow upwards. But are they, like in WEEP-missing plants, more turned on in the cells at the top of the branch, then the branch will grow downwards.

Showing that it isn’t that trees with hanging branches giving op their fight with gravity. They are reacting differently on purpose. Enabling that also weeping peach trees can bear delicious fruits on their hanging branches. Which in turn makes for easy picking.

Literature

Andrea R Kohler, Andrew Scheil, Joseph L Hill, Jeffrey R Allen, Jameel M Al-Haddad, Charity Z Goeckeritz, Lucia C Strader, Frank W Telewski, Courtney A Hollender (2024) Defying gravity: WEEP promotes negative gravitropism in peach trees by establishing asymmetric auxin gradients. Plant Physiology; kiae085, https://doi.org/10.1093/plphys/kiae085

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

Druilerige perziken

Druilerige perziken

Treurwilgen en andere bomen die hun takken laten hangen lijken het gevecht met de zwaartekracht op te geven. Niets is minder waar laten Amerikaanse onderzoekers zien, de hangende takken van perzikbomen zijn net zo stevig.

De taken van de meeste bomen groeien de hoogte in. Maar sommige bomen, zoals treurwilgen laten hun takken hangen. De rede hiervoor was nog al een mysterie. Daarom besloten de onderzoekers dit nader te onderzoeken. Hiervoor gebruikte ze een perzik variant die het WEEP gen miste. Dit gemis resulteerde in hangende takken.

Het eerste wat de onderzoekers deden was de stevigheid van de takken van WEEP-loze en WEEP bezittende perzikbomen vergelijken. Hiervoor bestudeerde ze de structuur van de celwand. Deze bleek niet veel te verschillen. Ook analyseerde wat de perzikplantjes deden wanneer ze op de kop hingen, en na een tijdje weer rechtop gezet werden. Wat bleek, WEEP-loze planten gedragen zich precies het tegenovergestelde ten opzichte van de WEEP bezittende plantjes. Op z’n kop groeide nieuwe takken omlaag. En na weer rechtop gezet te zijn bleven die takken omhoog groeien. Niets mis met de stevigheid van de takken dus.

WEEP-loze planten reageren bewust anders

Maar wat zorgt er dan voor dat de takken omlaag groeien in WEEP-loze planten? Om hier achter te komen bestudeerde de onderzoekers welke genen in de takken aanstonden. Hierbij vergeleken ze de aanstaande genen in de bovenkant en onderkant van de tak. Opvallend hierbij was dat de genen die in de WEEP bevattende planten in de bovenkant van de tak aanstaan, bij WEEP-loze planten in de onderkant van de tak aanstaan. En andersom.

Bij bestudering van die genen zagen de onderzoekers dat sommige van de genen die zich anders gedragen in WEEP-loze dan in WEEP-bevattende planten te maken hebben met hoe lang een cel zich kan uitstrekken. Die staan anders afgesteld in de boven en onderkant van de tak. Staan ze meer aan in cellen aan de onderkant van de tak, dan strekken deze cellen zich meer uit en groeit de tak meer omhoog. Maar staan ze zoals in WEEP-loze planten meer aan in cellen aan de bovenkant van de tak dan groeit de tak omlaag.

Het is dus niet zozeer dat bomen met hangende takken het gevecht met de zwaartekracht opgeven. Ze reageren bewust anders. Zo kunnen ook druilige perzikbomen heerlijke vruchten aan hun hangende takken dragen. Wat het plukken voor ons weer makkelijker maakt.

Literatuur

Andrea R Kohler, Andrew Scheil, Joseph L Hill, Jeffrey R Allen, Jameel M Al-Haddad, Charity Z Goeckeritz, Lucia C Strader, Frank W Telewski, Courtney A Hollender (2024) Defying gravity: WEEP promotes negative gravitropism in peach trees by establishing asymmetric auxin gradients. Plant Physiology; kiae085, https://doi.org/10.1093/plphys/kiae085

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.