Airy shoots

Airy shoots

Plants grow towards the light. A phenomenon that keeps fascinating researchers. Now Swiss researchers show in Science that having airy spaces in young shoots helps plants to determine from which side the light is coming.

Phototropism is the phenomenon of growing towards the light. Plants are using receptors that are sensitive to blue light to determine from which side the light is coming from. Blue light is turning these receptors on, so they can influence auxin distribution. When there is an equal amount of blue light from all sides, then no auxin gradient is formed. But when one side of the shoot is receiving more blue light then only the receptors of that side of the shoot turn on, enabling an auxin gradient to form. This in turn influences shoot growth: the shoot bends towards the light. But how exactly the blue light receptors perceive the difference in the amount of blue light was still unknown.

At least till now. Swiss researchers stumbled on a tale cress seedling with a transparent young shoot. When they studied the effect of this transparency they noticed that this plant was showing less phototropism. It still reacted to blue light, but very slowly. And often not as expected. This, it turned out, was not the fault of its blue light receptors, these still functioned fine.

Airy shoots create the necessary scattering of light

During the unravelling of this mystery, the researchers noticed one thing: transparent seedlings did not float in water. A thing that normal seedlings do, suggesting they contain more air. To analyse this the researchers studied slices of shoots under the microscope. By normal seedlings the space where three cells join is hollow. In contrast, in the transparent seedlings this space appeared to be filled.

Subsequently the researchers studied the effect these hollow spaces on light penetration. While in normal seedlings the hollow spaces strongly scatter the light. This did not occur in the transparent seedlings. The hollow, air containing spaces enable the forming of a stronger blue light gradient.

Lastly the researchers studied the effect of the blue light gradient on the activation of the blue light receptors. They observed that when normal seedlings receive blue light from one side, only the blue light receptors of that site are turn on. In contrast in the transparent seedlings the blue light receptors across the shoot were activated. They did not observe a blue light gradient.

Airy shoots create the necessary scattering of light. Only in this way a light gradient that is strong enough for blue light receptors to detect can be formed. Allowing plants to grow towards the light.

Literature

Ganesh M. Nawkar et al., (2023) Air channels create a directional light signal to regulate hypocotyl phototropism. Science382,935-940. DOI: 10.1126/science.adh9384

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

Luchtige stengels

Luchtige stengels

Planten groeien naar het licht toe. Een fenomeen dat onderzoekers fascineert. Nu laten onderzoekers in Zwitserse onderzoekers in Science zien dat het hebben van luchtgaten in jonge stengels helpt om te bepalen waar het licht vandaan komt.

Fototropisme is het fenomeen van naar het licht toe groeien. Om te bepalen waar het licht vandaan komt gebruiken planten receptoren die gevoelig zijn voor blauwlicht. Blauwlicht zet deze receptoren aan, waarna ze de distributie van auxine beïnvloeden. Komt er evenveel blauwlicht van alle kanten dan blijft de hoeveelheid auxine overal gelijk. Maar ontvangt een kant van de stengel meer blauw licht dan gaan de receptoren maar aan een kant van de stengel aan, en ontstaat er een auxine gradiënt, wat de stengelgroei beïnvloed: de stengel buigt naar het licht. Maar hoe het precies komt dat de blauwlicht receptoren maar aan een kant aangaan was onbekend.

Dat wil zeggen, tot nu. Zwitserse onderzoekers stuitte op een zandraket zaailing waarvan de jonge stengel doorzichtig was. Toen ze bestudeerde wat voor effect deze doorzichtigheid had, viel het op dat dit plantje minder fototropisme vertoonde. Het reageerde nog wel op blauwlicht, maar heel langzaam. En lang niet altijd als verwacht. Dit bleek trouwens niet aan de blauwlicht receptoren te liggen. Die functioneerde nog prima.

Luchtige stengels zorgen voor de nodige verstrooiing van het licht

Tijdens het ontrafelen van dit mysterie viel een ding op. Zaailingen met een doorzichtige stengel zonken wanneer ze in het water kwamen. Normale zandraket zaailingen blijven wel drijven, wat suggereert dat ze meer lucht bevatten. Om dit te analyseren bekeken de onderzoekers stengel doorsneden onder de microscoop. Bij normale zaailingen zagen de onderzoekers daar waar drie cellen samenkomen een holle ruimte. Die ruimte bleek bij de doorzichtige zaailingen gevuld te zijn.

Vervolgens bestudeerde de onderzoekers wat het effect hiervan op de doorlaadbaarheid van licht is. Daar waar in normale planten de holle ruimtes het licht strek verstrooit, gebeurde dit niet bij de doorzichtige zaailingen. De holle, lucht bevattende ruimtes zorgen dus dat in de stengel er een sterker gradiënt van blauwlicht ontstaat.

Als laatste bestudeerde de onderzoekers wat voor effect dit heeft op het aanslaan van de blauwlicht receptoren. Hierbij zagen ze dat als normale zaailingen blauwlicht van een kant krijgen, alleen de blauwlicht receptoren aan de licht ontvangende kant aangaan. Dit in tegenstelling tot de doorzichtige zaailingen, hier gingen de blauwlicht receptoren overal in de stengel aan. Ze namen geen licht gradiënt waar.

Luchtige stengels zorgen dus voor de nodige verstrooiing van het licht. Alleen zo kan er een licht gradiënt ontstaan dat sterk genoeg is voor blauwlicht receptoren om dit te kunnen onderscheiden. Zo kunnen planten naar het licht toe groeien.

Literatuur

Ganesh M. Nawkar et al., (2023) Air channels create a directional light signal to regulate hypocotyl phototropism. Science382,935-940. DOI: 10.1126/science.adh9384

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.

‘Water balloons’ uncovered

‘Water balloons’ uncovered

The leaves of quinoa and ice plants are covered with fine hairs. Long was believed that these hairs help plants coping during water shortage and salt stress. But now Danish researchers show in Current Biology that this is not true: they protect against herbivory insects.

Quinoa and ice plants are salt tolerant and can cope well with water shortages. For a long time it was assumed that the hairs that are covering these plants, are of the same type as the hairs that protect plants of another family against water and salt stress. At the same time more and more indications suggest that these hairs have a different function in quinoa and ice plants. The Danish researchers decided to investigate.

The first thing they did was comparing quinoa plants with and without hairs. They noticed that quinoa plants without hairs survived a period without water better than plants with hairs. The hairs actually made the quinoa plants less able to cope with water stress. This it turned out was also the case for ice plants. Moreover, in case of salt stress the hairless plants were no worse off than the hairy plants.

They do have a protecting function

The question remained, what is the reason for these hairs? The researchers received a hint during a trips infestation. They observed that the hairless plants survived less well than the hairy plants. During a closer analysis, they observed that the hairs prevent trips feeding from young leaves. In absence of hairs, the trips drained the leaves before they even had a chance to fully unfold. The hairs of the hairy plants appeared to be spaced so closely together that the sucking mouth of the trips could not reach the surface of the leaf.

Subsequently the researchers studied if the hairs in addition to a physical barrier also created a chemical barrier. For this the researchers analysed the presence of toxic compounds in the hairs. One of them, oxalic acid, appeared to be present in high amounts. High enough, it turned out to kill spider mites. Moreover it also had a negative influence on the growth of bigger herbivory insects.

The hairs of quinoa and ice plants do have a protecting function. Only not the one we thought it to be. They protect against herbivory insects, and not salt or water stress. The study also shows once again that assumptions need to be taken with a grain of salt till proven.

Literature

Max W. Moog, Xiuyan Yang, Amalie K. Bendtsen, Lin Dong, Christoph Crocoll, Tomohiro Imamura, Masashi Mori, John C. Cushman, Merijn R. Kant, Michael Palmgren. Epidermal bladder cells as a herbivore defense mechanism. Current Biology, 2023; 33 (21): 4662 DOI: 10.1016/j.cub.2023.09.063

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

‘waterballonnen’ ontmaskerd

‘waterballonnen’ ontmaskerd

De bladeren van quinoa en ijskruid zijn bedekt met fijne haartjes. Lang was de gedachte dat deze bladharen de plant helpen bij water tekort en zoutstress. Nu melden Deense onderzoekers in Current Biology dat dat niet klopt: ze beschermen tegen vraatinsecten.

Quinoa en ijskruid zijn zout tolerant en kunnen goed omgaan met water te kort. Lang was de gedachte dat dit kwam doordat ze bedekt zijn met een zelfde soort haartjes die planten van een andere familie beschermen tegen zout en waterstress. Toch kwamen er steeds meer suggesties dat deze haartjes in quinoa en ijskruid een andere functie hadden. De Deense onderzoekers besloten dit nader te bestuderen.

Het eerste wat ze deden van quinoa planten met en zonder haartjes vergelijken. Hierbij viel op dat quinoa planten zonder haartjes na een periode zonder water het beter overleefde dan quinoa planten met haartjes. De haartjes zorgde er dus voor dat de planten slechter tegen een water te kort konden. Dit bleek ook het geval te zijn bij ijskruid planten. Ook in het geval zout stress bleken de haarloze planten het niet slechter te doen dan planten met haren.

Ze hebben weldegelijk een beschermende werking

De vraag bleef, waar dienen die haartjes voor? De onderzoekers kregen een hint toen ze zagen dat de quinoa planten zonder haartjes een trips uitbraak minder goed weerstonden dan harige quinoa planten. Bij nader bestudering, zagen ze dat de haartjes voorkomen dat trips zich aan de jonge bladeren te goed doen. Hadden de planten geen haartjes, dan aten trips de bladeren al op voordat ze goed en wel tevoorschijn waren gekomen. De haartjes van de harige planten bleken zo dicht op elkaar te zitten dat trips met hun zuigmond niet bij het bladoppervlak konden komen.

Vervolgens analyseerde de onderzoekers of de haartjes naast een fysieke ook een chemische blokkade opwierpen. Hiervoor maten de onderzoekers of er giftige stoffen in de haartjes aanwezig zijn. Een daarvan, oxaalzuur, was in grote hoeveelheden aanwezig. Genoeg, zo bleek, om spinmijten te doden. Ook had het een nadelige invloed op de groei van grotere vraatinsecten.

Ze hebben dus weldegelijk een beschermende werking, die haartjes van quinoa en ijskruid. Alleen beschermen ze tegen vraatinsecten en niet tegen water- of zoutstress. Het onderzoek laat ook maar weer eens zien dat aannames met een korrel zout genomen moeten worden totdat ze bevestigd zijn.

Literatuur

Max W. Moog, Xiuyan Yang, Amalie K. Bendtsen, Lin Dong, Christoph Crocoll, Tomohiro Imamura, Masashi Mori, John C. Cushman, Merijn R. Kant, Michael Palmgren. Epidermal bladder cells as a herbivore defense mechanism. Current Biology, 2023; 33 (21): 4662 DOI: 10.1016/j.cub.2023.09.063

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.