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.

Nighttime chills

Dampening the effects of nighttime chills

Plants respond strongly to cold during the day. While night time chilling only gets a mild response. Now researchers from the University of Galsgow show in the New Phytologist how alternative splicing of REVEILLE2 dampens the effect of nighttime chill.

The circadian clock regulates many aspects of a plant development. Including its response to cold. The clock genes CCA1 and LHY are central to this. They are part of the family of DNA-binding MYB-domain containing genes. With the MYB-domain crucial for their function. Like activating CBFs, cold responsive genes, upon sensing cold during the day. But what happens at dusk was so far unknown.

The researchers decided to find out. For this they used transcript-specific RNA-seq analysis to not only identify which genes change their expression when the nighttime chill comes. But to also find out how different splice variants change in response to cold. There can be variation in the part of a gene that is used by the translation of a gen into a protein. The resulting variants are called the splice variants that gene. Using this technique they found that after just 20 minutes two genes were differently alternative spliced. One showed only a low expression, but the other was highly expressed. Which sparked the interest of the researchers. This gene was RVE2, of REVEILLE2.

RVE2 is telling the rest of the plant: relax, this chill is over soon

RVE2 is part of the same family as CCA1 and LHY. And what the researchers observed was that in warm temperatures the preferred RVE2 splice variant was short without the MYB-domain. But as soon as the temperature dropped, another splice variant appeared, one with the MYB-domain.

Subsequently the researchers studied the influence of the MYB-domain containing splice variant. Hereby using a plant that could not produce the MYB-domain containing splice variant. With help of a circadian reporter gene they revealed that when it is warm these plants were half an hour out of sink with normal plants. This increased to up to an hour in the cold. Linking nighttime chill response to the circadian clock. In addition the researchers found that in contrast to CCA1 and LHY, RVE2 is not activating, but dampening CBFs expression.

It looks as if RVE2 is telling the rest of the plant: relax, this chill is only temporary, soon it will be light and warm again. This study shows how RVE2 integrates normal nighttime cooling into its system. Laying the foundation for further research into how the plant integrates normal seasonal temperature fluctuations into its routine.

Literature

James, A.B., Sharples, C., Laird, J., Armstrong, E.M., Guo, W., Tzioutziou, N., Zhang, R., Brown, J.W.S., Nimmo, H.G. and Jones, M.A. (2023), REVEILLE2 thermosensitive splicing: a molecular basis for the integration of nocturnal temperature information by the Arabidopsis circadian clock. New Phytol. https://doi.org/10.1111/nph.19339

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

Nachtelijke kou

Dempende effecten van nachtelijke kou

Gedurende de dag reageren planten sterk op kou. Terwijl nachtelijke kou maar een milde reactie teweeg brengt. Nu laten onderzoekers van de Universiteit van Glasgow in de New Phytologist zien hoe alternatieve splicing van REVEILLE2 het effect van nachtelijke kou dempt.

De biologische klok reguleert veel aspecten van de ontwikkeling van de plant. Inclusief zijn reactie op kou. De klok genen CCA1 en LHY hebben een centrale rol hierin. Ze zijn onderdeel van een familie van DNA-bindende MYB-domein bevattende genen. Dit MYB-domein is cruciaal voor hun functie. Zoals het activeren van CBFs, kou-reactie genen, bij waarneming van kou gedurende de dag. Maar wat er gebeurt bij het aanbreken van de nacht was tot nu toe onbekend.

De onderzoekers besloten dit uit te zoeken. Hiervoor gebruikten ze transcriptie-specifieke RNA-seq analyse, om zo niet alleen genen te identificeren waarbij de expressie veranderd bij nachtelijke kou. Maar om ook de genen te identificeren wiens splice varianten veranderen als reactie op de kou. Bij het omzetten van een gen in een eiwit kan er variatie zijn in welke stukjes van het gen gebruikt worden. De variaties die zo ontstaan worden splice varianten van dat gen genoemd. De onderzoekers vonden dat 20 minuten na het begin van de nachtelijke kou twee genen wiens splice varianten veranderde. Een van de genen kwam nauwelijks tot expressie. Maar het tweede gen was prominent aanwezig. Iets dat de interesse van de onderzoekers wekte. Dit gen was REVEILLE2, afgekort RVE2.

RVE2 zegt tegen de rest van de plant: relax, deze kou is maar tijdelijk

RVE2 is afkomstig van de zelfde genen family als CCA1 en LHY. En de onderzoekers zagen dat wanneer het warm was de voorkeur uitging naar een RVE2 variant zonder MYB-domein. Maar dat zodra de temperatuur daalde, een ander variant de overhand kreeg, eentje met MYB-domein.

Vervolgens onderzochten de onderzoekers het effect van de MYB-domein bevattende variant. Hiervoor gebruikte ze planten die het MYB-domein bevattende variant niet konden maken. Met behulp van een biologische klok biosensor gen, zagen de onderzoeker dat in een warme omgeving de dag voor deze planten een halfuur langer duurde. In de kou was dit zelfs een heel uur langer. Hiermee laten de onderzoekers zien dat de reactie op nachtelijke kou is geïntegreerd in de biologische klok. Daarnaast zagen de onderzoekers dat in tegenstelling tot CCA1 en LHY, RVE2 de expressie van CBFs dempt.

Alsof RVE2 tegen de rest van de plant zegt: relax, deze kou is maar tijdelijk, het wordt snel weer light en warm. Hiermee laten de onderzoekers zien hoe RVE2 normale nachtelijke kou in z’n systeem integreert. Zo de fundering leggend voor toekomstig onderzoek naar hoe de plant normale seizoen gerelateerde temperatuurschommelingen in zijn leven inpast.

Literatuur

James, A.B., Sharples, C., Laird, J., Armstrong, E.M., Guo, W., Tzioutziou, N., Zhang, R., Brown, J.W.S., Nimmo, H.G. and Jones, M.A. (2023), REVEILLE2 thermosensitive splicing: a molecular basis for the integration of nocturnal temperature information by the Arabidopsis circadian clock. New Phytol. https://doi.org/10.1111/nph.19339

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.