All at once by the clock

All at once by the clock

What we see as the flower of a sunflower consist actually out of hundreds of tiny flowers. These develop one by one, from the outside in, forming a spiral. Till the moment of opening, that they do in groups, ring by ring, the outside ring first. But how the plant coordinates this was up to now a mystery. Now American and South African researchers have discovered that this coordination is done by the circadian clock.

To study the coordination of flower opening the researchers looked at how the flowers developed in different daylengths. Doing this they noticed a synchronisation of the flowers independent on the daylength they were growing in. Each flower ring had synchronised the development of its ovary, its stamen, style, and stigma.

To investigate if the circadian clock is involved in this synchronisation, the researchers studied the plants grown under different light/dark regimes. The researchers still observed a synchronised development when the plants were growing in constant darkness. But when they started the night earlier, then they noticed a delay of 24 hours in flower development, but it was still synchronised. Only when the placed the plants in constant light, then the synchronisation was broken, and the flowers developed only depending on age. All suggesting that the circadian clock is playing a role in it.

Synchronising flower opening attracted more pollinators

The researchers studied subsequently the influence of this synchronisation on the pollination of the flowers. They grew plants in different conditions and when they opened the flowers then they placed the plants outside early in the morning. Plants grown under the same conditions as outside attracted lots of pollinators early in the morning. But this was not the case for plants grown under continuous light, or for plants that opened their flowers later due to a jetlag.

Sunflowers attract more pollinators through synchronising their flower opening. Coordinating this by the circadian clock enables the plant to time the flower opening in such a way that it occurs daily at the same time. In this way pollinators know at which time of day to visit the flower.

Literature

Carine M Marshall, Veronica L Thompson, Nicky M Creux, and Stacey L Harmer (2023) The circadian clock controls temporal and spatial patterns of floral development in sunflower. eLife 12:e80984. https://doi.org/10.7554/eLife.80984

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

Gelijk met de klok

Gelijk met de klok

Wat wij zien als de bloem van een zonnebloem zijn eigenlijk honderden minuscule bloemetjes. Deze ontwikkelen zich een voor een, van buiten naar binnen, en vormen zo een spiraal. Tot het moment dat de bloemen open gaan, dit doen ze in groepen, ring voor ring, de buitenste eerst. Hoe de plant dit coördineert was tot nu toe een raadsel. Nu hebben Amerikaanse en Zuid Afrikaanse onderzoekers ontdekt dat de biologische klok de coördinator is.

Om de coördinatie van de bloemopening te onderzoeken bestudeerde de onderzoekers hoe de bloemen zich ontwikkelende onder verschillende daglengtes. Hierbij zagen de onderzoekers dat dit gelijktijdig verliep, ongeacht de lengte van de dag waarin de zonnebloemen groeide. In elke bloemenring vond de ontwikkeling van het vruchtbeginsel, de meeldraden, de stijl, en stempel synchroon plaats.

De vraag was: Speelt de biologische klok hier een rol? Om dit te ontdekken plaatsten de onderzoekers de planten in verschillende licht/donker regimes. De onderzoekers zagen de synchronisatie nog steeds wanneer de planten de hele dag in het donker stonden. Maar begon de nacht eerder dan vertraagde de bloemontwikkeling voor 24 uur, maar bleef synchroon. Pas bij het plaatsen van de planten in constant licht, zodat de planten geen nacht ervaarden, zorgde ervoor dat synchronisatie verdween. Bij het ontbreken van de nacht ontwikkelde de bloemen zich verder op basis van leeftijd. Dit alles suggereert sterk dat de biologische klok een hand heeft in de synchronisatie van de bloemen.

Synchronisatie van de bloemopening trekt meer bestuivers aan

Vervolgens onderzochten de onderzoekers wat voor invloed deze synchronisatie op de bestuiving van de bloemen had. Hiervoor groeide ze de planten eerste onder verschillende condities, en plaatste ze de planten bij het openen van hun bloemen ‘s ochtends vroeg buiten. Planten die onder hetzelfde light/donker regime als buiten waren opgegroeid trokken ‘s ochtends veel bestuivers aan. Maar dit was niet het geval wanneer ze waren gegroeid in constant licht, of wanneer ze door een jetlag hun bloemen later opende.

Door het synchroon te laten verlopen van de bloemopening trekken de zonnebloemen meer bestuivers aan. Door dit te coördineren met behulp van de biologische klok verzekert de plant zich ervan dat de bloemopening elke dag rond dezelfde tijd plaatsvindt. Zodat bestuivers weten wanneer de bloem te bezoeken.

Literatuur

Carine M Marshall, Veronica L Thompson, Nicky M Creux, and Stacey L Harmer (2023) The circadian clock controls temporal and spatial patterns of floral development in sunflower. eLife 12:e80984. https://doi.org/10.7554/eLife.80984

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.

Longer roots

Longer roots

To access deeper located water enables a plant to better withstand drought. Helpful hereby are longer roots that penetrate deeper into the soil. It is one of the traits that breeders select during the development of drought resilient wheat. Although a big stumbling block is that there is relatively little known about which genes are involved. But now A group of researchers from America, Argentine, China, Israel, and Sweden show that the development of long soil penetrating roots depend on the level expression of OPRIII genes.

Wheat lines that were intercrossed with a rye line for a better root system pointed the researchers to the OPRIII genes. These so-called RS lines had a more expanded root system with better access to water. With as result a higher yield for RS lines in the case of drought.

Closer analysis suggested that the most like genes responsible for the drought adapted root system of the RS lines were the OPRIII genes. To make sure this was indeed the case the researchers developed wheat with extra OPRIII and wheat without any OPRIII. When there was an extra amount of OPRIII present, then the researchers noticed, the wheat plants had shorter roots with more side roots. While absence of OPRIII resulted in wheat plants with extra long roots.

Making the amount of OPRIII determinative for how the roots develop. Although it is not completely clear how OPRIII influences root architecture. It gives breeders a handhold for developing drought resilience lines. By keeping an eye on the OPRIII levels.

Literature

Gabay, G., Wang, H., Zhang, J. et al. (2023) Dosage differences in 12-OXOPHYTODIENOATE REDUCTASE genes modulate wheat root growth. Nature Communications 14, 539 https://doi.org/10.1038/s41467-023-36248-y

Langere wortels

Langere wortels

Om beter tegen droogte te kunnen is het handig om bij dieper gelegen water te kunnen. Langere wortels die dieper de aarde penetreren helpen hierbij. Het is een van de eigenschappen waarop veredelaars selecteren voor de ontwikkeling van tarwe dat droogte kan weerstaan. Een groot struikelblok hierbij is dat er weinig bekend is over welke genen hierbij betrokken zijn. Maar nu hebben groep onderzoekers uit Amerika, Argentinië, China, Israël, en Zweden laten zien dat het ontwikkelen van lange, aarde penetrerende wortels afhangt van de mate van expressie van OPRIII genen.

De onderzoekers kwamen de OPRIII genen op het spoor aan de hand van tarwe lijnen die gekruist waren met roggen voor het verkrijgen van een tarwe lijn met een beter wortelstelsel. Deze zogenaamde RS-lijn had met z’n uitgebreidere wortelstelsel meer toegang tot water. Wat ertoe leidde dat RS bij droogte een hogere opbrengst had.

Nader analyse suggereerde dat de OPRIII genen de meest waarschijnlijk de verantwoordelijken waren voor het betere wortelstelsel van de RS-lijnen. Om zeker te zijn maakte de onderzoekers tarwe die extra OPRIII of juist helemaal geen OPRIII hadden. Was er extra OPRIII aanwezig dan, zo zagen de onderzoekers, hadden de tarwe planten kortere wortels, met meer vertakkingen. Maar was OPRIII afwezig, dan hadden de tarwe planten extra lange wortels.

De hoeveelheid OPRIII is dus bepalend voor hoe de wortels zich ontwikkelen. Al weten we nog niet helemaal hoe OPRIII wortel architectuur beïnvloed. Het geeft veredelaars een handvat voor het ontwikkelen van droogte resistente gewassen. Door de hoeveelheid OPRIII in het oog te houden.

Literatuur

Gabay, G., Wang, H., Zhang, J. et al. (2023) Dosage differences in 12-OXOPHYTODIENOATE REDUCTASE genes modulate wheat root growth. Nature Communications 14, 539 https://doi.org/10.1038/s41467-023-36248-y