Double defence

Double defence

The parasitic plant Striga, or witchweed, is a disaster for lots of sub-Sahara African farmers. Striga does what any parasite does, it taps water and nutrients from its host. Something that in agriculture result in big losses. Sometimes the whole harvest is lost. Now Kenyan researchers together with researchers from the USA, Germany and Australia discovered that Striga resistant plants use two strategies.

But first the reason that makes from Striga such a devastating parasite. This is due to the fact that a single Striga plant is producing up to 50000 seeds. These seeds stay inactive in the soil up to the moment they perceive a favourable host plant. Even if that means they need to wait for tens of years. Something that gave Striga the nickname ‘witchweed’. Now luckily there are also plants that are resistant to Striga.

Striga resistant plants do everything in their power to keep Striga out

The researchers studied five of these resistant sorghum plants. They noticed that these plants applied two strategies. The first strategy is the erecting a mechanical barrier. The cell walls of these plants are extra strong. The second strategy the researchers observed is controlled cell death of those cells that are located there where the parasite contacts its host.

The researchers subsequently studied the effect of a striga infection on the gene regulation in those resistant plants. This showed that most plants activated both the mechanical and the cell death defence method. Although, the strength of each of those defence methods differed between the resistant plants.

Striga resistant plants do everything in their power to keep Striga out. This work demonstrates which strategies these plants use, and more importantly it identified which genes are needed for this defence. Breeders can apply this knowledge in their effort to develop other Striga resistant sorghum varieties. To increase the chance of a good harvest.

Literature

Sylvia Mutinda, Fredrick M Mobegi, Brett Hale, Olivier Dayou, Elijah Ateka, Asela Wijeratne, Susann Wicke, Emily S Bellis, Steven Runo (2023) Resolving intergenotypic Striga resistance in sorghum, Journal of Experimental Botany, Volume 74, Issue 17, Pages 5294–5306, https://doi.org/10.1093/jxb/erad210

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

Dubbele verdediging

Dubbele verdediging

Voor veel boeren in ten zuiden van de Sahara in Afrika is de parasite plant Striga, of vrij vertaald uit het Engels, heksenkruid, een ramp. Striga doet wat een parasiet doet, het tapt water en voedingstoffen af van de gastheerplant. Iets wat in de landbouw in grote verliezen resulteert. Soms gaat de hele oogst eraan. Nu hebben Keniaanse onderzoekers samen met onderzoekers uit de US, Duitsland en Australië ontdekt dat Striga resistente planten twee strategieën toepassen.

Maar eerst even de rede wat Striga tot zo’n ramzalig parasiet maakt. Dit komt namelijk doordat een enkele Striga plant wel 50000 zaden produceert. Deze zaden blijven inactief totdat een ze een gunstige gastheerplant waarnemen. Zelfs als het betekent dat ze tientallen jaren moeten wachten. Iets wat de plant de bijnaam heksenkruid opleverde. Nu zijn er gelukkig ook planten die resistent zijn tegen Striga.

Striga resistente planten zetten alles in het werk zetten om Striga buiten de deur te houden

De onderzoekers bestudeerde vijf van deze resistente gierst planten. Hierbij zagen ze dat de planten twee strategieën toepassen. De eerste is het opwerpen van een mechanische barrière. De celwanden van deze planten zijn extra stevig. De tweede strategie is het gecontroleerd laten sterven van cellen daar waar de parasiet in contact komt met de gastheerplant.

Vervolgens bestudeerde de onderzoekers wat het effect is van een Striga infectie op de genregulatie van een resistente plant. Dit liet zien dat de meeste planten zowel de mechanische verdediging als de celdood verdediging inschakelen. Al verschilde de sterkte van elk van deze verdedigingsmechanisme tussen de verschillende planten.

Striga resistente planten zetten alles in het werk zetten om Striga buiten de deur te houden. Dit werk laat zien welke strategieën resistente planten toepassen, en nog belangrijker, welke genen hiervoor nodig zijn. Met deze kennis kunnen veredelaars ook andere nog niet resistente gierst planten Striga resistent maken. Om zo een goede oogst te verkrijgen.

Literatuur

Sylvia Mutinda, Fredrick M Mobegi, Brett Hale, Olivier Dayou, Elijah Ateka, Asela Wijeratne, Susann Wicke, Emily S Bellis, Steven Runo (2023) Resolving intergenotypic Striga resistance in sorghum, Journal of Experimental Botany, Volume 74, Issue 17, Pages 5294–5306, https://doi.org/10.1093/jxb/erad210

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.

Alternative on ants

Alternative on ants

Plants do all they can do to prevent getting eaten. In this regard do the tropical tococa bush and ants work together. Tococa gives the ants a home and as thanks the ants keep the plant free of herbivorous insects and pathogens. But even without an ant colony are the tococa plants able to defend themselves discovered German researchers.

The nibbling of caterpillars at tococa leaves resulted in the production of toxic and semi-volatile aldoximes. The researchers discovered that in addition to the toxic version, the plant also produced a large amount of a safe aldoximes version. This safe aldoximes version stays present in high amounts for up to three days after insect feeding. Moreover, the researchers noticed that both aldoximes where only present in the direct surroundings of the insect feeding site.

The researchers studied the safe aldoximes version in more detail. Hereby they noticed that the safe aldoxines were transformed into the toxic version by enzymes from insect intestines. While this did not occur with enzymes from leaves. The researchers also noticed that the toxic aldoximes version, although in large concentrations, can kill bacteria.

Unknown regulation

The last question the researchers tried to answer was those of how the production of both aldoximes is regulated. For this the researchers studied how the production of the well-known insect response factor JA-Ile corresponds with that of that of the aldoximes. They noticed that from the different JA-Ile inducing actions, only insect herbivory resulted in the production of the toxic aldoximes. The safe aldoximes version was induced by all the different JA-Ile inducers tested, but the induction pattern did not correspond to that of JA-Ile. Suggesting that the production of aldoximes by the plant is regulated in a different, up to now unknown, way than that of JA-Ile.

So, it turns out that tococa bushes can even without their defending ants defend themselves against herbivorous insects. Even though, the plant probably prefers its ant defenders, considering the low energy cost of housing them.

Literature

Andrea T Müller, Yoko Nakamura, Michael Reichelt, Katrin Luck, Eric Cosio, Nathalie D Lackus, Jonathan Gershenzon, Axel Mithöfer, and Tobias G Köllner. (2023) Biosynthesis, herbivore induction, and defensive role of phenylacetaldoxime glucoside, Plant Physiology; kiad448, https://doi.org/10.1093/plphys/kiad448

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

Alternatief op mieren

Alternatief op mieren

Planten doen er alles aan om niet opgegeten te worden. In dat kader gaat de tropische tococa struik de samenwerking aan met mieren. Tococa huisvest de mieren en in ruil daarvoor houden de mieren de plant vrij van plantenetende insecten en ziektekiemen. Maar ook zonder mierenkolonie blijken tococa planten zich prima te kunnen verdedigen zo ontdekte Duitse onderzoekers.

Knaagde er namelijk rupsen aan de tococa plant dan produceerde de bladeren giftige en licht vluchtige aldoximes. De onderzoekers ontdekte dat de plant naast de giftige versie ook nog een grote hoeveelheid van veilige aldoximes versie produceert. De veilige versie blijft nog drie dagen na de insectenvraat aanwezig. Daarnaast zagen de onderzoekers dat beide aldoximes versies alleen in de directe omgeving van de bladwond aanwezig waren.

De onderzoekers bestudeerde de veilige aldoximes versie in meer detail. Hierbij zagen ze dat enzymen uit insectendarmen de veilige aldoximes in de giftige aldoximes omzetten. Terwijl de enzymen aanwezig in planten bladeren dit niet konden. Ook zagen de onderzoekers dat de giftige aldoximes versie, wanneer in grote hoeveelheid aanwezig, bacteriën dode.

Regulatie onbekend

De laatste vraag die de onderzoekers probeerde te beantwoorden was die van hoe de productie van deze aldoximes wordt aangestuurd. Hierbij bestudeerde de onderzoekers hoe de productie van een bekende insectvraat reageerder JA-Ile overeenkwam met die van de productie van de aldoximes. Hierbij zagen de onderzoekers van dat van de verschillende JA-Ile induceerders alleen insectvraat de productie van de giftige aldoximes versie induceerde. Alle verschillende JA-Ile induceerders introduceerde ook de productie van de veilige aldoximes, maar het induceer patroon kwam niet overeen met dat van JA-Ile. Wat de suggestie wekt dat de plant de productie van de aldoximes op een andere, nog onbekende, manier controleert dan die van JA-Ile.

Zo blijken tococa struiken zich ook zonder hun verdedigingsmieren zich prima tegen plantenetende insecten en ziektekiemen te verdedigen. Al blijft de plant waarschijnlijk de voorkeur geven aan de energiezuinige mierenhuisvesting als verdedigingsmethode.

Literatuur

Andrea T Müller, Yoko Nakamura, Michael Reichelt, Katrin Luck, Eric Cosio, Nathalie D Lackus, Jonathan Gershenzon, Axel Mithöfer, and Tobias G Köllner. (2023) Biosynthesis, herbivore induction, and defensive role of phenylacetaldoxime glucoside, Plant Physiology; kiad448, https://doi.org/10.1093/plphys/kiad448

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.