More cuttings

More cuttings

One of the magical characteristics of plants is the ability to grow new plants from cuttings. Think about it, a whole new plant from a tiny piece of another plant. Some plants use it as a way for asexual reproduction. While other plants need some help, only then they will start growing new roots and shoots. Now Japanese researchers have discovered what limits the numbers of new shoots.

For cuttings that can use some extra support it is known that they need a little extra of the phytohormone auxin to get the cell division started. Followed by some extra cytokinin to develop new growth centres. For this cytokinin turns on growth centre master regulator WUS. But this only occurs in a few cells. The question is what prevents the switch on of WUS in those other cells.

The researchers set out to find the answer to this. They got a hint from an earlier study that showed that WOX13 was needed for tissue repair. Analysing the effect of WOX13 on cuttings the researchers studied cuttings with and without WOX13. It turned out that cuttings without WOX13 developed more shoots.

But is WOX13 not there, then WUS is taking its chance

Zooming in on WOX13 and when it is active, the researchers noticed that WOX13 is turned on during the first phase, when the cell divisions were started up. While during the second phase, the formation of the growth centres, WOX13 slowly disappeared from the future growth centre. Moreover, the researchers noticed more activity of WUS and other growth centre genes in cuttings without WOX13.

Remarkable, it turned out that cells which have WOX13 turned on, WUS is turned off. This, so discovered the researchers, was the result of WOX13 actively turning off WUS. In addition, WOX13 also turned off other genes needed for the growth centre development. In turn, WUS turns of WOX13. Allowing the development of small groups were WUS and other growth centre genes are turned on, from here new shoots grow. While the cells with WOX13 turned on matured more quickly.

Because WOX13 turns off WUS, it prevents too many cells from developing into growth centres. In this way cuttings only grow a limiting number of new shoots. But is WOX13 not there, then WUS is taking its chance and develops more growth centres, and more shoots.

Literature

Nao Ogura, Yohei Sasagawa, Tasuku Ito, Toshiaki Tameshige, Satomi Kawai, Masaki Sano, Yuki Doll, Akira Iwase, Ayako Kawamura, Takamasa Suzuki, Itoshi Nikaido, Keiko Sugimoto, and Momoko Ikeuchi (2023) WUSCHEL-RELATED HOMEOBOX 13 suppresses de novo shoot regeneration via cell fate control of pluripotent callus. Sci. Adv.9, eadg6983 DOI: 10.1126/sciadv.adg6983

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

Meer stekjes

Meer stekjes

Een van de magische eigenschappen van planten is wel dat je ze kunt stekken. Uit een klein stukje plant groeit er een nieuwe. Je ziet het in allerlei soorten en maten. Sommige planten gebruiken dit zelfs als manier om zich ongeslachtelijk voort te planten. Maar bij de meeste planten helpt het als wij wat extra aandacht aan de stekjes geven, pas dan begint het groeien van de nieuwe wortels en stengels. Nu hebben Japanse onderzoekers ontdekt wat de hoeveelheid nieuwe stengels binnen de perken houdt.

Voor stekjes die een extra steuntje in de rug nodig hebben is bekend dat ze eerst wat extra van het plantenhormoon auxine nodig hebben om de celdelingen op gang te brengen. Gevolgd door extra cytokine om de groeikern van de stengel te ontwikkelen. Hiervoor schakelt cytokine de groeikern master regulator WUS aan. Dit gebeurt maar in enkele cellen. De vraag was dan ook wat voorkomt het aanzetten van WUS in de andere cellen?

De onderzoekers gingen opzoek naar een regulator die de boel negatief beïnvloed. Een hint kregen ze van een eerder onderzoek dat aantoonde dat WOX13 nodig was voor weefsel reparatie. Om het effect van WOX13 op stekjes te onderzoeken bestudeerde de onderzoekers stekjes met en zonder WOX13. Wat bleek de stekjes zonder WOX13 ontwikkelde meer stengels.

Is WOX13 niet aanwezig, dan ziet WUS z’n kans schoon

Inzoomend op wanneer WOX13 actief was, zagen de onderzoekers dat WOX13 al aanstond tijdens de eerste fase van het stekken, het opgang brengen van de celdeling. Gedurende de tweede fase, het vormen van de groeikeren, verdween WOX13 langzaam uit de toekomstige groeikern. Daarnaast zagen de onderzoekers dat in de stekjes zonder WOX13 dat WUS en andere groeikern genen actiever waren. 

Opmerkelijk genoeg bleek dat in de cellen waar WOX13 aanstaat, WUS uit is. Dit was, zo ontdekte de onderzoekers, omdat WOX13 het WUS-gen uitschakelt. Behalve WUS schakelt WOX13 ook de andere genen die nodig zijn voor de vorming van groeikernen uit. WUS op zijn beurt schakelt het WOX13 gen uit. Zo kunnen er groepjes cellen ontstaan waar WUS en de andere groeikern genen aanstaan, hieruit groeien de nieuwe stengels. De cellen waar WOX13 aanstond werden juist sneller volwassen.

Doordat WOX13 WUS uitschakelt voorkomt het dat er te veel cellen zich tot groeikern ontwikkelen. Zo vormen stekjes maar een beperkt aantal nieuwe stengels. Is WOX13 niet aanwezig, dan ziet WUS z’n kans schoon, ontwikkelen er meer groeikeren, en meer stengels.

Literatuur

Nao Ogura, Yohei Sasagawa, Tasuku Ito, Toshiaki Tameshige, Satomi Kawai, Masaki Sano, Yuki Doll, Akira Iwase, Ayako Kawamura, Takamasa Suzuki, Itoshi Nikaido, Keiko Sugimoto, and Momoko Ikeuchi (2023) WUSCHEL-RELATED HOMEOBOX 13 suppresses de novo shoot regeneration via cell fate control of pluripotent callus. Sci. Adv.9, eadg6983 DOI: 10.1126/sciadv.adg6983

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.

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.