Sensitive to touch

Sensitive to touch

Environmental signals help to optimize growth. In this way tells the ratio red versus far-red light if there is an obstructing neighbouring plant. But a touch is also informative. Now Dutch researchers discovered how a plant perceives this kind of long duration touch.

When the ratio red versus far-red light tells that there is an encroaching neighbouring plant, then a plant lifts its in the shadow laying leaves. By touch the reaction is the same. But so discovered the researchers, the underlaying mechanism is different. Plants that could no longer respond to a changing light ratio, still responded to touch.

Calcium the messenger

From earlier research it is known that upon touch that with calcium a signal can be sent. With help of a fluorescent sensor that perceives calcium, the researchers analysed if this was also happening in this situation.

When the researchers touched the tip of the leaf for a long time, then the sensor lighted up after about 4 minutes. Only after about 7 minutes the researchers observed a wave of calcium flowing from the top of the leave to its base. When the researchers blocked this calcium signal, then the plant did not lift its leaf upon touch.

Essential leaf hairs

Trichomes, those hairs you see on leaves, are one of the first cells of a leaf to that touch another leaf. Zooming in on those trichomes, the researchers noticed that after touch that the calcium sensor at the base of those trichomes lights up.

To confirm that those trichomes are indeed needed for the reaction to touch, the researchers looked at trichome less plants. The noticed that without trichomes that the touch induced calcium signal is less strong. Moreover, the plants did not lift its touched leaf.

And this is a disadvantage for the plants. In dense vegetation trichome less plants were growing less well the researchers noticed. Showing at the same time, that a timely reaction to a neighbouring plant prevents growth loss.

Literature

Pantazopoulou, C.K., Buti, S., Nguyen, C.T. et al. Mechanodetection of neighbor plants elicits adaptive leaf movements through calcium dynamics. Nat Commun14, 5827 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-41530-0

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

Gevoelig voor aanraking

Gevoelig voor aanraking

Signalen uit de omgeving helpen om groei te optimaliseren. Zo verraadt de ratio rood versus dieprood licht of er een buurplant in de weg staat. Maar ook aanraking vertelt iets. Nu hebben Utrechtse onderzoekers ontdekt hoe de plant langdurige aanraking waarneemt.

Geeft de ratio rood versus dieprood licht aan dat er een buurplant in de weg staat, dan tilt de plant z’n in de schaduw zittende bladeren op. Bij aanraking reageert de plant net zo. Ook dan tilt de plant het aangeraakte blad op.  Maar het achterliggende mechanisme is anders, zo ontdekte de onderzoekers. Planten die niet meer konden reageren op een veranderde licht ratio reageerde namelijk nog wel op aanraking.

Boodschapper calcium

Van eerder onderzoek was al bekend dat aanraking een met behulp van calcium een signaaltje kan versturen. Of dit ook hier het geval was analyseerde de onderzoekers met behulp van een fluorescerende sensor die calcium waarneemt.

Raakte de onderzoekers het uiteinde van het blad langdurig aan dan ging er na zo’n 4 minuten de sensor oplichten. Pas na zo’n 7 minuten begon er een golf van calcium van het uiteinde van het blad naar het steeltje te verplaatsen. Blokkeerde de onderzoekers dit calcium signaaltje dan tilde de plant het blad niet op na aanraking.

Bladharen noodzakelijk

Trichomen, de haartjes op een blad, steken uit en zijn zo de eerste cellen van het blad die een ander blad aanraken. Inzoomend op de trichomen, zagen de onderzoekers dat na aanraking aan de basis van de trichoom een de calcium sensor oplichten.

Om te onderzoeken of trichomen nodig zijn voor het waarnemen van de aanraking, bestudeerde de onderzoekers planten zonder trichomen. Hierbij zagen ze dat zonder trichomen het calcium signaaltje na aanraking minder sterk is. Ook tilde deze planten het aangeraakt blad minder op.

Dit is een nadeel voor de plant. In dichte begroeiing, zo zagen de onderzoekers, groeien trichoom-loze planten het minder goed. En laten zo tegelijkertijd zien dat tijdig reageren op een buurplant groeiverlies voorkomt.

Literatuur

Pantazopoulou, C.K., Buti, S., Nguyen, C.T. et al. Mechanodetection of neighbor plants elicits adaptive leaf movements through calcium dynamics. Nat Commun 14, 5827 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-41530-0

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.

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.