Best of two evils

Best of two evils

Sometimes things happen whereby you ask yourself, is this smart. Like the spit of the tobacco hornworm, a butterfly, that transforms one of the fragrances of the tabaco plant. But this transformation causes the attraction of the tobacco hornworm natural enemies. Now Dutch researchers together with Belgian, German, and Taiwanese researchers have discovered that the enzyme that transforms the fragrance is also needed for a healthy development of the tobacco hornworm.

Plants distribute a fragrance bouquet during and after an herbivore attack. These can be repellents, toxic, attract predatory insects, or warn neighbouring plants. Plant eating insects, in their turn, influence plants during feeding with their spit, and the molecules therein. Often this spit causes a reduction in the amount of volatile compounds that the plant produce as a reaction to the feeding insect. But the spit of the caterpillar of the tobacco hornworm is doing something different. It is transforming the volatile Z-3-hexanal to Z-2-hexanal. A compound that is actually attracting the natural enemies of the tobacco hornworm.

Without Hi-1 there is no healthy development

To analyse why the caterpillar of the tobacco hornworm does this, the researchers first searched for the enzyme responsible. They separated the compounds present in the spit based on size. Following the researchers analysed which fraction turned Z-3-hexanal into Z-2-hexanal. From the fraction that was able to do the transformation they identified the proteins. This resulted in five proteins. But only one was actually turning Z-3-hexanal into Z-2-hexanal. This protein got the name Hi-1.

Subsequently the researchers studied the effect of the absence of Hi-1 on the tobacco hornworm. They noticed that it took longer for the butterfly to mature into an adult. Moreover, they saw that the butterflies had more deformations. This, so observed the researchers, was not a result of not being able to process Z-3-hexanol. Butterflies grown up on a diet without any Z-3-hexanol still took longer to develop and had more deformities.

What Hi-1 is doing during the development of the tobacco hornworm butterfly is still unclear, but that it is an essential enzyme is without doubt. Without it, there is no healthy development. Showing that sometimes you need to accept an unfavourable consequence because the alternative is worse.

Literature

Yu-Hsien Lin, Juliette J. M. Silven, Nicky Wybouw, Richard A. Fandino, Henk L. Dekker, Heiko Vogel, Yueh-Lung Wu, Chris de Koster, Ewald Große-Wilde, Michel A. Haring, Robert C. Schuurink & Silke Allmann (2023) A salivary GMC oxidoreductase of Manduca sexta re-arranges the green leaf volatile profile of its host plant. Nat Commun 14, 3666. https://doi.org/10.1038/s41467-023-39353-0

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

Beste van twee kwaden

Beste van twee kwaden

Soms gebeuren er dingen waarbij je jezelf afvraagt, is dat wel handig. Zo heeft de tabakspijlstaart vlinder spuug dat een door de tabaksplant geproduceerde geurstof veranderd. Maar deze verandering zorgt er juist voor aantrekking van natuurlijke vijanden. Nu hebben Amsterdamse samen met Belgische, Duitse, en Taiwanese onderzoekers ontdekt dat het enzym dat de geurstof veranderd ook nodig is voor een gezonde ontwikkeling van tabakspijlstaart rupsen.

Tijdens, en na, een aanval van planteneters verspreiden planten geurstoffen. Deze kunnen afwerend werken, giftig zijn, roofinsecten aantrekken, of dienen voor het waarschuwen van naburige planten. Plant etende insecten op hun beurt beïnvloeden planten tijdens het eten met hun spuug, en de daarin aanwezige stoffen. Veelal zorgt dit spuug voor vermindering van de hoeveelheid geurstoffen die de plant als reactie op het insect aanmaakt. Maar het spuug van de rups van de tabakspijlstaart deed iets anders. Het zette de geurstof Z-3-hexenal om in Z-2-hexenal. Een geurstof dat juist de natuurlijke vijanden van de tabakspijlstaart aantrekt.

Zonder Hi-1 gaat de ontwikkeling niet goed

Om te onderzoeken waarom de tabakspijlstaart rups dit doet zochten de onderzoekers eerst naar het verantwoordelijke enzym. Hiervoor scheidde ze de in het spuug aanwezige stoffen op grote. Waarna ze keken welke fractie Z-3-hexanal omzette in Z-2-hexanal. Van de fractie die dit kon identificeerde de onderzoekers de eiwitten. Dit waren er vijf. Maar een eiwit zette Z-3-hexanal ook daadwerkelijk om in Z-2-hexanal. Waarna het de naam Hi-1 kreeg.

Vervolgens bestudeerde de onderzoekers het effect van het ontbreken van Hi-1 op de tabakspijlstaart. Hierbij zagen ze dat het langer duurde voordat de vlinder volwassen was. Ook waren de vlinders vaker misvormt. Dit, zo ontdekte de onderzoekers na voedingstesten, bleek niet te liggen aan het niet kunnen verdragen van Z-3-hexanal. Ook grootgebracht op voedsel zonder Z-3-hexanal waren er misvormingen en vertraging in de ontwikkeling.

Wat Hi-1 precies doet tijdens de ontwikkeling van de tabakspijlstaart vlinder is nog niet duidelijk, maar vaststaat is dat het een essentieel enzym is. Zonder gaat de ontwikkeling niet goed. Zo zie je maar, soms moet je een ongunstig effect op de koop toe nemen, omdat het alternatief nog minder goed uitpakt.

Literatuur

Yu-Hsien Lin, Juliette J. M. Silven, Nicky Wybouw, Richard A. Fandino, Henk L. Dekker, Heiko Vogel, Yueh-Lung Wu, Chris de Koster, Ewald Große-Wilde, Michel A. Haring, Robert C. Schuurink & Silke Allmann (2023) A salivary GMC oxidoreductase of Manduca sexta re-arranges the green leaf volatile profile of its host plant. Nat Commun14, 3666. https://doi.org/10.1038/s41467-023-39353-0

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.

Supple cells for growth

Supple cells for growth

We don’t notice it, but the growth of organisms, organs, and tissues is strongly coordinated. Only when something goes wrong. Or, maybe we don’t, don’t see it as a mistake but a nice new trait. One of those things that need to be coordinated is growth between different tissue layers. This coordination is crucial, especially in plants where the different cell layers are connected by a cell wall. Now British and Chinese researchers show how genes can control the mechanical interactions between different cell layers.

To study this the researchers turned to floating bladderwort, a small floating water plant with long thin steles and thread like leaves. And to be more precise, they looked at bladderwort plants that developed less well, and had short steles. These short steles they compared with the steles of normally developing plants. Where, in the normally developing steles, the researchers observed lots of empty spaces intersected by cell like the empty spaces between the spokes of a wheel. In the short steles, the empty spaces were smaller, with bended spokes.

To find a possible reason for this particular observed phenotype, the researchers turned to computer simulations. This allowed them to study the effect of the difference in growth and pressure between the different cell layers. They noticed that the twisting, the bended spokes, observed in plants with short steles occurs when the outer layer of the stele does not grow.

Brassinosteroid give the cells a less tight corset

Subsequently the researchers looked to the genetic differences between the normal and short bladderwort plants. Here the researchers stumbled on differences in the gen DWARF. This is a gene that codes for an enzyme needed to produce brassinosteriod. And indeed, when the researchers grew the short bladderwort plants in presence of brassinosteroid, those plants developed like normal bladderwort plants.

Now the big question was how brassinosteroid enables normal growth. A hint came from the influence of brassinosteroid on the stretching of a just germinated seedling. Here brassinosteroid enables the cell walls stay supple. To test this, the researchers put this information in to their computer simulation. And indeed, when the cells of the outer layer of the stele had souple cells, then those cells could stretch and grow along with the cells inside the stele.

Brassinosteroid gave the cells a less tight corset, and the space to move along with its neighbours. In absence of brassinosteroid, the corset was laced tightly , with no space for movement. Resulting in twisting and loss of hollow spaces.

Literature

Robert Kelly-Bellow et al., (2023) Brassinosteroid coordinates cell layer interactions in plants via cell wall and tissue mechanics. Science380,1275-1281. DOI: 10.1126/science.adf0752

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

Soepele cellen voor groei

Soepele cellen voor groei

We staan er niet bij stil maar groei, van organismen, organen, en weefsels is sterk gecoördineerd. Pas als er iets misgaat zien we dit. Of misschien ook niet, zien we het niet als een fout, maar meer als een mooie nieuwe eigenschap. Een van de dingen die handig zijn om te coördineren is de groei tussen verschillende cellagen. Helemaal bij planten, waar de verschillende cellagen met elkaar verbonden zijn is deze coördinatie cruciaal. Nu laten een groep van Britse en Chinese onderzoekers zien hoe genen de mechanische interacties tussen cellagen kunnen controleren.

Om dit te kunnen bestuderen keken de onderzoekers in eerste instantie naar blaaskruid, een klein drijvend waterplantje met lange dunne steeltjes en draadachtige blaadjes. Om meer precies te zijn, ze bestudeerde blaaskruid plantjes die zich net wat minder goed ontwikkelde, en korte steeltjes hadden. De steeltjes van deze plantjes vergeleken de onderzoekers met steeltjes van normale blaaskruid plantjes. Waar ze bij plantjes met normale steeltjes, veel hole ruimtes zagen, tussen cellen zoals de ruimtes tussen de spaken van een wiel. Waren deze hole ruimtes kleiner in de blaaskruid plantjes met korte steeltjes, en kromme spaken.

Om de mogelijke oorzaak van het geobserveerde fenotype van de blaaskruid plantjes met korte steeltjes te vinden, maakte de onderzoekers computersimulaties. Zo konden ze het effect van verschil in groei en druk tussen de verschillende cellagen bestuderen. Hierbij ontdekte ze dat draaiing, de kromme spaken, gezien in de planten met korte steeltjes, optreed op het moment dat de buitenste cellaag niet meer kan groeien.

Brassinosteroide geeft de cellen een losser korset

Vervolgens keken de onderzoekers naar wat er genetisch anders is tussen de normale en kleine blaaskruid plantjes. Hierbij stuiten de onderzoekers op verschillen in het gen DWARF. Een gen dat codeert voor een enzym nodig voor de productie van brassinosteroide. Groeide de onderzoekers de kleine blaaskruid plantjes in aanwezigheid van brassinosteroide dan groeide ze net zulke lange stengels als hun normale soortgenoten.

De grote vraag was nu hoe zorgt brassinosteroide voor de normale groei. Een hint kwam van de invloed die brassinosteroide heeft op de uitrekking van een net ontkiemde zaailing. Hier zorgt brassinosteroide voor soepele celwanden. De onderzoekers voerde deze eigenschap toe aan de computersimulaties. Deze lieten zien dat wanneer de cellen van de buitenste cellaag soepele cellen hadden, deze zich beter konden uitstrekken en mee konden groeien met de cellen binnen in de steel.

Brassinosteroide gaf de cellen een losser korset, en zo de ruimte om mee te bewegen met buurcellen. Bij afwezigheid van brassinosteroide was dit korset te strak ingebonden, en was er geen bewegingsruimte. Met verdraaiingen en verlies aan holle ruimtes als gevolg.

Literatuur

Robert Kelly-Bellow et al., (2023) Brassinosteroid coordinates cell layer interactions in plants via cell wall and tissue mechanics. Science380,1275-1281. DOI: 10.1126/science.adf0752

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.