Parasite plants give their development a headstart

Parasite plants give their development a headstart

For their nutrients are parasitic plants dependent on their host plant. Logically they make sure to time their germination accordingly. Parasitic plants only germinate when they perceive substances that indicate the presence of other plants, like the hormone strigalactone.

 After germination parasitic plants develop a specific organ, called the haustorium, which they use to latch, intrude and siphon off nutrients of their host. Up till now the assumption was that parasitic plants only develop an haustorium when they perceive specific haustorium inducing signals from their host. But now German and Austrian researchers show in “Seed metabolites headstart haustoriogenesis and potentiate aggressiveness of parasitic weeds” that seeds of parasitic plants themselves are releasing those haustorium stimulating substances.

Haustorium inducing substances

The researchers wanted to get more insights in how biochemical signals from host plants influence haustorium development. Therefore, the researchers stimulated the germination of the Phelipanche ramosa L. (Pomel). In contrast to what they expected, the seeds did not only germinate but also started the development of an haustorium. This last was unexpected as the researchers did not add any haustorium initiating substances.

Subsequently the researchers analysed if the seeds were giving off substances that stimulate haustorium development. This turned out to be the case. And that, when the concentration of these substances was too high, that this inhibits the development of the haustorium. The researchers also discovered that these substances increase when the seeds take up more water.

Subsequently the researchers analysed which substances the seeds were releasing. These appeared to mainly be hormones and cell wall metabolites. To test if these substances indeed stimulate the development of the haustorium, the researchers added these substances individually of in combination. Through this they confirmed that most of the substances indeed stimulate the development of the haustorium.

Other parasitic plants

This all raised the question if only Phelipanche ramosa L. (Pomel) stimulates its own haustorium in this way, or that other parasitic plants as well. Therefore, the researchers repeated the experiment with seeds from other parasitic plants. And those, they also appeared to spread their own haustorium stimulating substances.

Now at first instance this all seems illogical, the stimulation of the development of an haustorium without knowing if there is a hostplant nearby. Therefore, the researchers also looked at the success rate of parasitic pants. From this they found that parasitic plants whose seeds were washed to remove haustorium stimulating substances, were less successful than seeds that were not washed.

Parasitic plants therefore make sure themselves that after germination their haustorium develops. It is important to keep this in mind when developing strategies to protect crops against parasitic plants.

Literature

Guillaume Brun et al., Seed metabolites headstart haustoriogenesis and potentiate aggressiveness of parasitic weeds. Sci. Adv.11, eaea1449 (2025). DOI:10.1126/sciadv.aea1449

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

Parasiterende planten geven hun ontwikkeling een voorsprong

Parasiterende planten geven hun ontwikkeling een voorsprong

Parasiterende planten zijn voor hun voedingstoffen afhankelijk van hun gastheerplant. Logisch dus dat ze er van alles aan doen om hun groei daarop af te stemmen. Zo ontkiemen parasiterende planten als ze stoffen waarnemen die duiden op de aanwezigheid van andere planten, zoals het hormoon strigalactone.

Na ontkieming ontwikkelen parasiterende planten een speciaal orgaan, het zo genaamde haustorium, waarmee ze zich aan hun gastheer vastklampen, binnendringen, en voedingstoffen aftappen. Tot nu toe was de gedachte dat parasiterende planten alleen een haustorium ontwikkelde wanneer ze signalen van hun gastheer plant ontvingen die daartoe aanzette. Maar nu laten Duitse en Oostenrijkse onderzoekers in het artikel “Seed metabolites headstart haustoriogenesis and potentiate aggressiveness of parasitic weeds” zien dat zaden van parasiterende planten zelf die haustorium ontwikkeling stimulerende stoffen verspreiden.

Haustorium inducerende stoffen

De onderzoekers wilde meer inzicht krijgen over hoe de biochemische signalen van gastheerplanten de ontkieming en haustorium ontwikkeling beïnvloeden. Daartoe stimuleerde de onderzoekers de ontkieming van bremraap Phelipanche ramosa L. (Pomel). In tegenstelling tot de verwachting ontkiemde de zaden niet alleen, maar begon ook de ontwikkeling van de haustorium. Dit laatste was onverwacht omdat de onderzoekers geen haustorium ontwikkeling stimulerende stoffen had toegevoegd.

Daaropvolgend onderzochten de onderzoekers of de zaden zelf stoffen afgaven die haustorium ontwikkeling stimuleren. Daaruit bleek dat dit inderdaad het geval was. En dat, wanneer de concentratie van deze stoffen te hoog was, dit de ontwikkeling van de haustorium zelfs afremt. Ook ontdekte de onderzoekers dat deze stoffen toenemen naarmate de zaden meer water opnemen.

Vervolgens gingen de onderzoekers na welke stoffen de zaden afgaven. Het bleek voornamelijk hormonen en stoffen uit de celwand te gaan. Om te testen of deze stoffen inderdaad de ontwikkeling van de haustorium kunnen stimuleren, voegde de onderzoekers deze stoffen afzonderlijk of in combinatie toe. Hiermee ontdekte de onderzoekers dat de meeste geteste stoffen haustrium ontwikkeling stimuleren.

Andere parasiterende planten

Nu rees de vraag of alleen Phelipanche ramosa L. (Pomel) z’n eigen haustorium ontwikkeling stimuleert, of dat andere parasiterende planten dit ook doen. Daarom herhaalde de onderzoekers hun experimenten met zaden van andere parasiterende planten. En die, die bleken ook hun eigen haustorium stimulerende stoffen te verspreiden.

Het klinkt misschien in eerste instantie onlogisch, het stimuleren van een haustorium zonder zeker te weten of er ook een gastheerplant voorhanden is. Daarom keken onderzoekers ook naar hoe succesvol de parasiterende planten zich vastklampen en binnendrongen bij hun gastheerplant. Daaruit bleek dat parasiterende planten wiens zaden extra gewassen waren om de haustorium stimulerende stoffen weg te wassen, minder succesvol waren.

Parasiterende planten zorgen dus er zelf voor dat na ontkieming hun haustorium zich ontwikkelt. Dit is belangrijk om rekening mee te houden bij de ontwikkeling van strategieën om gewassen te beschermen tegen parasiterende planten.

Literatuur

Guillaume Brun et al., Seed metabolites headstart haustoriogenesis and potentiate aggressiveness of parasitic weeds. Sci. Adv.11, eaea1449 (2025). DOI:10.1126/sciadv.aea1449

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.

Twisting stems and the golden rule

Twisting stems and the golden rule

Most plants orient their leaves around their stem according to the principle of the golden rule. This comes down to that every subsequent leaf is oriented at an angle of about 137.5 degrees compared to its predecessor. In this way the leaves are mostly not overlapping and can the plant use the incoming sunlight optimally.

Surprisingly researchers don’t know how plants are able to stick that well to the golden rule. Of course there are theories, like that hormone distribution in the stem plays a role, but they don’t completely explain it. What doesn’t help is that the golden rule is really robust, there are no mutants that consistently diverge from the golden rule.

Therefore, the researchers of the article ‘PLETHORAs shape Arabidopsis phyllotaxis through modulation of patterning robustness and accelerated inflorescence development’ were happy when it appeared a mutant was diverging. This mutant was missing three PLETHORA (3, 5, and 7) genes. But when the researchers studied this plant once more in slightly different growth conditions, this divergence of the golden rule did not appear to be as strong as previously thought. Still the researchers decided to keep studying it.

Thereby the researchers found that the PLETHORA genes, which encode gene-activators, are needed for the activation of genes that are involved in the production and distribution of the hormones auxin and cytokinin. So far so good. Still the researchers where not completely satisfied.

Swaying stems

Therefore, they searched for a plant that was diverging even more from the golden rule. The researchers found this in a plant in which not only the PLETHORA were missing but also did not have a working auxin distribution protein. This so say the researchers suggest that the PLETHORA genes ensure via auxin distribution for a particular robustness in the growth centres of the plant.

In addition, the researchers noticed that plants without the three PLETHORA genes had a longer stem between two leaves. In addition, they noticed that plants that missed the three PLETHORA genes could be divided into two groups when the researchers set off the divergence angle against the stem length between two leaves. In the group in which the divergence angle was smaller, the stem was twisting clockwise, while in the group in which the divergence angle was larger, the stem was twisting counterclockwise.

To be sure that the longer distance between the leaves and the twisting of the stem was enough to explain the divergence of the golden rule, the researchers putt it all in a model. This was able to simulate the phenotype of the PLETHORA mutant. And when the researchers increased the twisting or the length of the distance between two leaves, then the angle of the simulated leaves was diverging even more. The golden rule is therefore possible due to the twisting of plant stems.

Literature

Kerstens, M., van der Klugt, F., Hofhuis, H., Scheres, B. and Willemsen, V. (2026), PLETHORAs shape Arabidopsis phyllotaxis through modulation of patterning robustness and accelerated inflorescence development. New Phytol, 249: 495-511. https://doi.org/10.1111/nph.70620

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

Draaiende stengels en de goudenregel

Draaiende stengels en de goudenregel

De meeste planten oriënteren hun bladeren rondom hun stengel volgens het principe van de goudenregel. Wat neerkomt dat elk volgend blad op een hoek van ongeveer 137,5 graden staat van z’n voorganger. Op deze manier overlappen bladeren elkaar meestal niet en kan de plant optimaal gebruikmaken van binnenvallend zonlicht.

Verbazingwekkend genoeg weten onderzoekers niet hoe planten zich zo goed aan die goudenregel kunnen houden. Er zijn wel theorieën, zoals dat de hormoon distributie in de stengel een rol speelt, maar helemaal sluitend zijn die ook niet. Wat ook niet meehelpt is dat de goudenregel heel robuust is, er zijn geen mutanten die consequent van de goudenregel afwijken.

Dus waren de onderzoekers van het artikel ‘PLETHORAs shape Arabidopsis phyllotaxis through modulation of patterning robustness and accelerated inflorescence development’ heel blij met een mutant die dat wel bleek te doen. Deze mutant miste drie PLETHORA (3, 5, en 7) genen. Maar toen de onderzoekers dit plantje nog eens goed bestudeerde, onder net wat andere groeiomstandigheden, bleek de afwijking van de goudenregel niet zo sterk als eerst gedacht. Toch besloten de onderzoekers het verder uit te zoeken.

Hierbij vonden de onderzoekers dat de PLETHORA genen, die gen-aanzetters coderen, nodig zijn voor het activeren van genen die een rol spelen bij de productie en distributie van de hormonen auxine en cytokinin. Zo ver zo goed. Toch waren de onderzoekers nog niet helemaal tevreden.

Swingende stengels

Daarom gingen ze op zoek naar een plant die nog meer afwijkt van de goudenregel. Deze vonden de onderzoekers in een plant waarbij niet alleen de PLETHORA genen afwezig waren maar waarbij ook een auxine distributie eiwit niet werkte. Dit zo stellen de onderzoekers, suggereert dat de PLETHORA genen via auxine voor een bepaalde robuustheid in de groeikernen zorgen.

Daarnaast zagen de onderzoekers dat bij planten zonder de drie PLETHORA genen de lengte van de stengel tussen de bladeren langer was. Ook viel het op dat planten die die de drie PLETHORA genen misten in twee groepen opgedeeld konden worden wanneer ze de afwijken de hoek afzette tegen de stengellengte tussen de twee bladeren. Bij de ene groep, waarbij de hoek kleiner was, draaide de stengel met de klok mee. Terwijl bij de andere groep, waarbij de hoek groter was, de stengel tegen de klok in draaide.

Om zeker te weten dat langere afstand tussen de bladeren en het draaien van de stengel genoeg zijn om het afwijken van de goudenregel te verklaren stopte de onderzoekers dit allemaal in een model. Die bleek het fenotype goed te kunnen nabootsen. En vergrote de onderzoeker de draaiing of de lengte tussen de bladeren, dan week de hoek van de nagebootste bladeren meer af. De goudenregel is dus mogelijk door het draaien van planten stengels.

Literatuur

Kerstens, M., van der Klugt, F., Hofhuis, H., Scheres, B. and Willemsen, V. (2026), PLETHORAs shape Arabidopsis phyllotaxis through modulation of patterning robustness and accelerated inflorescence development. New Phytol, 249: 495-511. https://doi.org/10.1111/nph.70620

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.