Sweet duplication

Sweet duplication

Some flowers have a specific hollow outgrowth wherein they store their nectar, a so called nectar spur. How these evolved is often a mystery. Now Colombian researchers show in the journal Annals of Botany that it might be the result of a gene duplication.

Flowers of Tropaeolum longifolium can only be divided in one way. They have clear left, right, top, and bottom side. The cause of this symmetry is the nectar spur that is sitting at the underside of the flower. Only it was unclear how the plant regulates the development of this nectar spur.

To find out the researchers decided to study which genes are turned on during the formation of the nectar spur. The noticed a duplicated gen, TCP4L1 and TCP4L2, was turned on early during flower development. Whereby both genes were turned on in overlapping places of the developing flower.

Duplication of TCP4 created the possibility for developing nectar spurs

That is up to when the moment comes to grow the nectar spur. At the side of the future nectar spur only TCP4L2 is turned on, not TCP4L1. Although the researchers observed that at later stages of nectar spur development TCP4L1 could be found to be turned on in parts of the nectar spur. But not at the side of nectar production, there only TCP4L2 was turned on. Both TCP4L1 and TCP4L2 are gene on/off switches. The fact that TCP4L2 is turned on during the development of the nectar spur suggests that this gene turns on the genes required for the development of nectar spurs.

To check that this gene duplication is really responsible for the development of nectar spurs, the researchers analysed the number of TCP4 copies in other plants. Noticeable was the fact that plants that formed flowers with nectar spurs had two copies of TCP4. While plants that formed flowers without nectar spurs only had one TCP4 copy.

It appears that the duplication of TCP4 in Tropaeolum longifolium created the space for nectar spur development. Although more research is needed to unravel how TCP4 is regulating nectar spur development.

Literature

Sebastián Martínez-Salazar, Elena M Kramer, Favio González, Natalia Pabón-Mora, (2023) Spatio-temporal expression of candidate genes for nectar spur development in Tropaeolum (Tropaeolaceae: Brassicales), Annals of Botany, mcad164, https://doi.org/10.1093/aob/mcad164

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

Zoete duplicatie

Zoete duplicatie

Sommige bloemen hebben een speciale holle uitstulping waarin ze hun nectar bewaren, ook wel een nectar spoor genoemd. Hoe deze evolutionair tot stand zijn gekomen is vaak nog een raadsel. Nu laten Colombiaanse onderzoekers in het blad Annals of Botany weten dat ze misschien wel het gevolg van een gen duplicatie zijn.

De bloemen van Tropaeolum longifolium kun je maar op een manier in tweeën delen. Ze hebben een duidelijk een linker- en rechter-, boven-, en onderkant. Met als duidelijkste oorzaak van deze symmetrie, het nectar spoor dat zich in het midden aan de onderzijde van de bloem bevind. Onduidelijk was alleen, hoe zorgt de plant ervoor dat het nectar spoor zich vormt.

Om dit uit te zoeken besloten de onderzoekers te bestuderen welke genen aanstaan tijdens de ontwikkeling van het nectar spoor. Hierbij viel op dat een gedupliceerd gen, TCP4L1 en TCP4L2, al vroeg in de bloem ontwikkeling aanstaat. Ook staan ze allebei op de zelfde plekken in de ontwikkelende bloemen aan.

De duplicatie of TCP4 creëerde de mogelijkheid om een nectar spoor te ontwikkelen

Totdat het moment komt om het nectar spoor te ontwikkelen. Op de plaats van het toekomstige nectar spoor staat alleen TCP4L2 aan, maar niet TCP4L1. Al zagen de onderzoekers wel dat later in de ontwikkeling TCP4L1 ook aanstaat in delen van het nectar spoor. Maar niet op de plek waar de plant nectar maakt, daar staat alleen TCP4L2 aan. TCP4L1 en TCP4L2 zijn gen aan/uit zetters. Dat TCP4L2 specifiek aanstaat tijdens de groei van het nectar spoor suggereert dat dit gen de genen aanzet die nodig zijn om het nectar spoor te vormen.

Om te checken dat duplicatie van dit gen echt verantwoordelijk is voor het vormen van het nectar spoor, analyseerde de onderzoekers de aanwezigheid van TCP4 in andere planten. Hierbij viel het op dat planten die bloemen met een nectar spoor hadden twee versies van het TCP4 gen hadden. Terwijl in planten die bloemen zonder nectar sporen er maar een kopie aanwezig was.

Het lijkt er op dat de duplicatie van TCP4 in Tropaeolum longifolium de ruimte heeft gecreëerd om een nectar spoor te kunnen ontwikkelen. Al is meer onderzoek nodig om te ontrafelen hoe TCP4L2 de groei van het nectar spoor reguleert.

Literatuur

Sebastián Martínez-Salazar, Elena M Kramer, Favio González, Natalia Pabón-Mora, (2023) Spatio-temporal expression of candidate genes for nectar spur development in Tropaeolum (Tropaeolaceae: Brassicales), Annals of Botany, mcad164, https://doi.org/10.1093/aob/mcad164

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 capturing salt crystals

Water capturing salt crystals

Plants and animals that live in dry or salty environments often have ingenious ways for catching water. Like for example the athel tamarisk (Tamarix aphylla), a scrub that is growing in salty marshes. Now researchers report in PNAS how this scrub is cleverly using its salty environment to capture water.

The athel tamarisk grows in salty coastal mudflats of the United Arab Emirates. Like scales of a fish are the small leaves covering the branches of this bush. They contain salt glands that excrete droplets of excess salt. The water evaporates, leaving salt crystals, covering the plant behind.

At dusk and during the night, the researchers noticed, these salt crystals turn into droplets. Catching the moister out of the air. During the day this captured water evaporates again, leaving salt crystals behind. The researchers decided decipher this phenomenon.

Plants keeps us amazed by their inventiveness

First they analysed the contents of the salt crystals. Discovering that in addition to sodium chloride these crystals also contained other salts like calcium sulphate and lithium sulphate. Subsequently they studied why these other salts were there. Finding that these additional salts help the droplets and crystals to stay attached to the leaf. Moreover, the researchers noticed, that plants with salt crystals captured more water than plants without salt crystals.

But the most important effect of the other salts in the salt crystals was that they enabled the capture of water at a lower humidity. Salt crystals containing only sodium chloride start capturing water at a relative humidity of 70%. In contrast the salt crystals of the athel scrub already start capturing water at a relative humidity of 50%. Capturing in a night more that their weight in water. But before the scrub can consume this water it first needs to evaporate. Only then can the leaves via their stomata drink the water.

Plants keeps us amazed by their inventiveness. It not only enables the athel scrub to hold out in arid circumstances. It also gives inspiration for new ways of capturing water out of thin air.

Literature

Marieh B. Al-Handawi, Patrick Commins, Robert E. Dinnebier, Mahmoud Abdellatief, Liang Li, and Panče Naumov (2023) Harvesting of aerial humidity with natural hygroscopic salt excretions. Proc Natl Acad Sci USA 7;120(45):e2313134120. https://doi.org/10.1073/pnas.2313134120

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

Water vangende zoutkristallen

Water vangende zoutkristallen

Planten en dieren die leven in droge of zoute omgevingen hebben vaak inventieve manier ontwikkeld om aan water te komen. Zoals bijvoorbeeld de athel (Tamarix aphylla), een struik groeiend in zoute gebieden. Nu vermelden onderzoekers in PNAS hoe deze struik handig gebruikt maakt van z’n zoute omgeving om aan water te komen.

De athel groeit in de zoute moddervlaktes langs de kust van de Verenigde Arabische Emiraten. Als schubben van een vis bedekken de kleine bladeren de takken van deze struik. En zoutklieren in deze schubben werken het te veel aan zout in druppels naar buiten. Na verdamping van het water blijven zoutkristallen achter, de gehele plant bedekkend.

De onderzoekers zagen dat tijdens het vallen van de avond en gedurende de nacht deze zoutkristallen weer in druppels veranderen. Met vocht uit de lucht gegrepen. Gedurende de dag verdampte dit gevangen vocht weer. Zoutkristallen achterlatend. Dit fenomeen plozen de onderzoekers verder uit.

De inventiviteit van planten blijft verbazingwekkend

Het eerste wat ze deden was de samenstelling van de zoutkristallen analyseren. Hierbij vonden ze dat behalve natriumchloride ook onder andere calciumsulfaat, en lithiumsulfaat bevatten. Vervolgens onderzochten ze het nut van de andere zouten die ze in de zoutkristallen vonden. Zo ontdekte ze dat de andere zouten ervoor zorgen dat de druppels en zoutkristallen aan de bladeren blijven hangen. Daarnaast bleken planten met zoutkristallen s’ nachts meer water te vangen dan planten zonder zoutkristallen.

Maar het belangrijkste effect van de zouten naast natriumchloride was dat ze het mogelijk maakte om water te vangen bij een lagere luchtvochtigheid. Zoutkristallen die uitsluitend natriumchloride bevatten vangen water bij een luchtvochtigheid van 70%. Maar de zoutkristallen van de athel struik vangen al water bij 50% luchtvochtigheid. Op deze manier kunnen de struiken tijdens de nacht meer dan hun gewicht aan water vangen. Om dit water uiteindelijk ook te kunnen gebruiken moet het water eerst weer verdampen. Pas dan kunnen de bladeren het via de huidmondjes het water opdrinken.

De inventiviteit van planten blijft verbazingwekkend. Het zorgt er niet alleen voor dat de athel struik het uit kan houden in zulke barre omstandigheden. Het geeft ook inspiratie voor nieuwe manieren om water uit de lucht te halen.

Literatuur

Marieh B. Al-Handawi, Patrick Commins, Robert E. Dinnebier, Mahmoud Abdellatief, Liang Li, and Panče Naumov (2023) Harvesting of aerial humidity with natural hygroscopic salt excretions. Proc Natl Acad Sci USA 7;120(45):e2313134120. https://doi.org/10.1073/pnas.2313134120

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.