Quick responders

Quick responders

Plants may be fixed in the ground. But they are quick responders. This is shown once again in recent research. Wherein a team of international researchers tells us that plants and algae respond within 30 seconds to the plant hormone auxin.

The hormone auxin is about involved in almost everything in relation to plant development. Not surprising we know a lot about how this hormone does its job. But not everything. Like we know that there are quick and slow reactions in response to auxin. About the slow reactions we know that this occurs via gene regulation. But about the quick reactions to auxin less is known.

This researchers decided to decipher in more detail. They did not only study this in the model plant tale cress, but also in two moss species and two species of algae. The first thing they did was confirm that the chosen species have a fast auxin response. In order to be able to compare the results the researchers studied this at cellular level. In specific they looked at the polarisation of the cell membrane and at movement within the cell. For both studied processes the researchers observed a reaction within 5 minutes.

This quick response ability is extremely ancient

The next question was of course how these species are reacting that quickly. To find out they analysed the labelling of proteins with a phosphate group. A phosphate label can influence the function of a protein, like activating it. It turned out that already 30 seconds (the shortest analysed time) after auxin exposure lots of proteins were decorated with a fresh phosphate tag.

With help of identified labelled proteins the researchers found out that in each species a small group of proteins was behind the phosphate labelling of the other proteins. When the researchers compared these label giving proteins one protein family was turning up every single time. The RAF-kinases. Even in algae were these proteins labelling other proteins in response to auxin. Because algae and land plants like mosses and tale cress are on an evolutional level very distant, it means that this type of quick response ability is extremely ancient.

Thus plants are reacting for a verry long time verry quickly to auxin. Only researchers did not really noticed this before. But now this is changed. And we can study the effect of the quick response to auxin. Like which reactions are so quickly initiated by the plant.

Literature

Kuhn et al., RAF-like protein kinases mediate a deeply conserved, rapid auxin response, Cell (2024), https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.11.021

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

Snelle reageerders

Snelle reageerders

Planten mogen dan wel aan de grond genageld staan. Ze behoren ook tot de snelle reageerders. Dit laat ook recent onderzoek weer eens zien. Daarin vertellen een team van Wageningse en internationale onderzoekers dat planten en algen al binnen 30 seconden op het planten hormoon auxine reageren.

Het hormoon auxine is in zo’n beetje alles met betrekking van plantenontwikkeling betrokken. Het is dan ook niet gek dat er veel bekend is over hoe dit hormoon z’n werk doet. Maar niet alles. Zo weten onderzoekers dat er snelle en langzame reacties op auxine zijn. Van de langzame weten we dat die via gen regulering lopen. Maar over de snelle auxine reacties is minder bekend.

Dit besloten de onderzoekers verder uit te pluizen. Niet alleen bestudeerde ze dit in de model plant, de zandraket, maar ook in twee mos en twee algen soorten. Het eerste wat ze deden was bevestigen of alle gekozen soorten een snelle auxine reactie hadden. Om ze te kunnen vergelijken bestudeerde ze dit op celniveau. Specifiek keken ze naar de polarisatie van het celmembraan, en de bewegingen binnen in de cel. Voor beide onderzochte processen zagen de onderzoekers een reactie binnen 5 minuten op auxine.

Dit reactievermogen is al heel oud

De volgende vraag was natuurlijk hoe reageren deze soorten zo snel. Om hier achter te komen bestudeerde ze het labelen van eiwitten met een fosfaat groep. Een fosfaat label kan de functie van een eiwit beïnvloeden, bijvoorbeeld activeren. Wat bleek al na 30 seconden (de kortste bestudeerde tijd) na het blootstellen aan auxine waren er veel eiwitten voorzien van een nieuw labeltje.

Met behulp van de geïdentificeerde gelabelde eiwitten kwamen de onderzoekers er uiteindelijk uit bij  een kleine groep eiwitten die de fosfaat labels aan de andere eiwitten gaven. Bij het vergelijken van deze labelende eiwitten tussen de verschillende soorten kwam er een eiwit familie keer op keer terug. De RAF-kinasen. Zelfs in algen labelen deze eiwitten andere eiwitten als reactie op auxine. Omdat algen en land planten zoals mossen en de zandraket evolutionair zo ver uit elkaar liggen betekend dat dit reactievermogen al heel oud is.

Planten reageren dus al heel lang heel snel op auxine. Alleen hadden onderzoekers dit eerder nog niet echt in de gaten. Maar daar is nu verandering in gekomen. En kunnen we gaan onderzoeken wat het gevolg is van de snelle reactie op auxine. Zoals welke veranderingen de plant zo snel in gang zet.

Literatuur

Kuhn et al., RAF-like protein kinases mediate a deeply conserved, rapid auxin response, Cell (2024), https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.11.021

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.

Starting points

Starting points

In the never ending battle between plant and herbivory insects researchers search for ways to make plants less attractive. Like Dutch researchers show, this starts with the analysis of how insects manages to dodge the plant defence systems.

Herbivory insects excrete with their saliva proteins that slow down the plant defence reaction. Just enough so it does not bother them any longer. Doing so they need to bind to specific plant proteins, and disrupt their working. When it is known which plant proteins this are, then a plant breeder can ensure that the interaction can no longer take place.

This got the researchers to study which saliva proteins of the abundant whitefly bind to proteins of tomato plants. They found these saliva proteins in the food of the insects. Four of the identified proteins the researchers decided to further analyse further. One of those, G4,  strongly reduced the defence response of the plant.

Identifying the binding partners of G4 gives plant breeders the starting points to create whitefly resistant plants

The big question was now: how does G4 this? To discover how the researchers studied which plant proteins bind to G4. First they went in search of candidate proteins, using a yeast screening assay. With the used assay yeast cells stay alive when G4 binds to the plant proteins. The final result: six candidate proteins.

This was followed by a check-up if these candidates also bind to G4 in plants. Two candidates actually did this. Moreover, microscope analysis showed that the two left over candidate proteins and G4 locate at the same locations in the cell. G4 appears to influence plant defence by binding to these two plant proteins.

But is a plant whitefly resistant in the absence of these proteins? To answer this question the researchers created plants without one of the candidate proteins. Surprisingly it turned out that this plant attract actually more whiteflies. But only to feed on, they were not laying eggs.

This study is giving plant breeders new starting points in their challenge of making plants whitefly resistant. Although, some more research into why G4 is binding specifically to those candidates and why these candidates are needed for plant defence is still needed.

Literature

Naalden D, Dermauw W, Ilias A, Baggerman G, Mastop M, Silven J, van Kleeff PJM, Dangol S, Gaertner NF, Roseboom W, Kwaaitaal M, Kramer G, van der Burg H, Vontas J, Van Leeuwen T, Kant M, Schuurink R. (2023) Interaction of whitefly effector G4 with tomato proteins impacts whitefly performance. Mol Plant Microbe Interact. https://doi.org/10.1094/MPMI-04-23-0045-R

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

Aanknopingspunten

Aanknopingspunten

In een oneindige strijd tussen plant en vraatinsect zijn onderzoekers opzoek naar manieren om planten minder aantrekkelijk voor vraatinsecten te maken. Zoals onderzoekers uit Amsterdam laten zien begint dit bij het in kaart brengen van hoe het insect onder de verdediging van de plant uit komt.

Vraatinsecten scheiden met hun spuug eiwitten uit die de verdedigingsreactie van de plant een tandje lager zetten. Laag genoeg dat het hun niet beïnvloed. Om dit te kunnen doen binden de spuug-eiwitten met planteneiwitten, om de werking van deze te ontregelen. Is bekend welke eiwitten dit zijn dan kan de veredelaar ervoor zorgen dat de interactie niet meer plaats kan vinden.

Vandaar bestudeerde de onderzoekers welke spuug-eiwitten van de veel voorkomende witte vlieg binden aan tomatenplanteiwitten. Deze spuug-eiwitten vonden ze terug in de voeding van de insecten. Vier van de gevonden eiwitten besloten de onderzoekers nader te analyseren. Een van deze, G4, bleek de verdedigingsreactie van de plant drastisch te onderdrukken.

Met het identificeren van de interactie partners van G4 hebben veredelaars aanknopingspunten in handen om resistente planten te ontwikkelen

De grote vraag was nu: hoe doet G4 dit? Om dat te ontdekken onderzochten de onderzoekers aan welke planteiwitten G4 bind. Het eerste wat ze deden van kandidaat eiwitten zoeken met behulp van een screening in gist. Bij de gebruikte assay blijven gistcellen leven wanneer G4 aan een van de te testen planteiwitten bindt. Het uiteindelijke resultaat: zes kandidaten.

Hierna checkte de onderzoekers voor alle kandidaten of deze ook daadwerkelijk in de plant aan G4 binden. Twee kandidaten bleken dit te doen. Niet alleen dat, ook bij bestudering onder de microscoop zagen de onderzoekers dat G4 op de zelfde locatie als elk van de twee overgebleven kandidaten. G4 blijkt dus de verdediging van de plant te beïnvloeden door aan deze twee planteiwitten te binden.

Maar is de plant witte vlieg resistent als deze eiwitten ontbreken? Om die vraag te beantwoorden of creëerde de onderzoekers planten die een van de kandidaten miste. Verrassend genoeg bleek deze plant juist bij meer witte vliegen in trek. Alleen om van te eten, niet om eitjes op te leggen.

Dit onderzoek geeft veredelaars aanknopingspunten om planten witte vlieg resistent te maken. Al is daar nog wel iets meer onderzoekt voor nodig om uit te pluizen waarom G4 aan de twee kandidaat genen bindt, waarom de twee kandidaat genen nodig zijn voor de verdediging.

Literatuur

Naalden D, Dermauw W, Ilias A, Baggerman G, Mastop M, Silven J, van Kleeff PJM, Dangol S, Gaertner NF, Roseboom W, Kwaaitaal M, Kramer G, van der Burg H, Vontas J, Van Leeuwen T, Kant M, Schuurink R. (2023) Interaction of whitefly effector G4 with tomato proteins impacts whitefly performance. Mol Plant Microbe Interact. https://doi.org/10.1094/MPMI-04-23-0045-R

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.