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.

Orange flowers

Maybe orange will be possible

For lots of flower breeders have one wish: breeding a flower with a unique colour. This allows their flower to stick out in a bunch of flowers. Despite their wish to be unique, some colours remain unattainable. Simply because the plant does not have the enzymes to make that specific colour. For example, without human intervention there are no blue roses, and no orange petunias. Although, we might be mistaken for that last one. Finnish and Dutch researchers showed that there are only a few adaptations needed to get orange flowers.

Petunia flowers get their colour from anthocyanin. These colour the flowers in shades between pink and purple, whereby the precise colour depends for a part on the anthocyanin variant present. One colour that they do not show is orange. This is due to the preference of one of the enzymes needed to make anthocyanins. This enzyme prefers the precursor of the pink/purple variant and does not work with the precursor of the orange variant.

To find out if they could change the preference if this enzyme, the researchers studied the part of the enzyme that grabs its substrate. By comparing this part of the petunia enzyme with that of comparable parts of enzymes that do work with the precursor of the orange anthocyanin the researchers discovered three points that were different in the petunia enzyme.

A subtle colour change from pink to orange

Subsequently the researchers tested if changing these points in the petunia enzyme results in an enzyme that does use the orange precursor as substrate. They did this by doing two tests. In the first test the researchers produce the three versions of the enzyme in tobacco plants. These they extracted and use them to test their substrate preference. Here they noticed that two of the three variants now prefer the precursor of the orange anthocyanin.

To test if this preference also holds in the plant, the researchers introduced those three enzyme variants in petunia plants. While plants without the adapted enzyme had light pink flower, those with the adapted variant with a preference for the orange precursor had an orange hue.

The change in flower colour was not as dramatic as the researchers had hoped for. However, it does show that with only a few changes an orange colour is indeed one of the possibilities. Maybe in the future we might see those orange petunias on the marked after all.

Literature

Vainio J, Mattila S, Abdou SM, Sipari N and Teeri TH (2023) Petunia dihydroflavonol 4-reductase is only a few amino acids away from producing orange pelargonidin-based anthocyanins. Front. Plant Sci. 14:1227219. https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1227219

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

Oranje bloemen

Misschien toch oranje bloemen

Voor veel bloemkwekers een wens: het kweken van een bloem met een unieke kleur. Dit maakt dat hun bloem opvalt tussen al de bloemenpracht. Ondanks de wens om uniek te zijn, blijven sommige kleuren onbereikbaar. Simpel omdat de plant niet over de enzymen beschikt die nodig zijn om die kleur te maken. Zo zijn er zonder menselijk ingrijpen geen blauwe rozen, en geen oranje petunia’s. Al hoewel, in die laatste zouden we ons wel eens in vergist kunnen hebben. Finse en Nederlandse onderzoekers laten zien dat er maar een paar aanpassingen nodig zijn in een essentieel enzym om oranje bloemen te krijgen.

De bloemen van petunia’s danken hun kleur aan anthocyanines. Deze geven de bloemen een kleur variërend tussen roze en paars, met de precieze kleur onder andere afhankelijk van de anthocyanine variant. Een kleur die ze niet aannemen is oranje. Dit is te danken aan de voorkeur van een van de enzymen die nodig zijn om de anthocyaninen te vormen. Dit enzym geeft de voorkeur aan de voorlopers van de roze/paarse variant en werkt niet met de voorlopers van de oranje variant.

Om te kijken of ze de voorkeur van dit enzym konden veranderen bestudeerde de onderzoekers het gedeelte van het enzym waar het z’n substraat vastpakt. Door dit gedeelte van het petunia enzym te vergelijken met overeenkomstige gedeeltes van enzymen die wel werken met de voorloper van de oranje anthocyanine variant ontdekte de onderzoekers drie punten waar het petunia enzym anders is.

A subtiele keurverandering van roze naar oranje

Vervolgens testen de onderzoekers of het veranderen van deze punten ook een enzym oplevert met een voorkeur voor de voorloper van de oranje anthocyanine variant. Dit deden ze doormiddel van twee tests. Voor de eerste test lieten ze tabaksplanten de drie veranderde versies van het enzym maken. Deze isoleerde de onderzoekers vervolgens, en testen er de substraat voorkeur mee. Hieruit bleek dat twee van de drie varianten nu een voorkeur voor de oranje voorloper hebben.

Om te kijken of die voorkeur ook aanwezig is in de plant, introduceerde de onderzoekers de drie enzym varianten in petunia planten. Waar planten zonder de aangepaste enzym variant licht roze bloemen hadden, hadden die met een van de aangepaste enzym varianten die een voorkeur hadden voor de oranje voorloper een oranje waas.

De verandering in bloemkleur was subtieler dan waar de onderzoekers op gehoopt hadden. Maar het laat wel zien dat met maar een paar veranderingen een oranje kleur toch mogelijk is. Wie weet zien we in de toekomst nog eens oranje petunia’s op de markt verschijnen.

Literatuur

Vainio J, Mattila S, Abdou SM, Sipari N and Teeri TH (2023) Petunia dihydroflavonol 4-reductase is only a few amino acids away from producing orange pelargonidin-based anthocyanins. Front. Plant Sci. 14:1227219. https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1227219

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.