Shooting seeds

Shooting seeds

Plants have different strategies to spread their seeds. There are those that use animals, with the seeds traveling in the fur or stomach of the animal. Then there are those that trust the wind to disperse their seeds. A third group of plants spreads them all by themselves. They shoot their seeds as far away as possible. Like the plants of the sorrel family. Which shoot their seeds like a machine gun into the wide world. How they do that? Chinese researchers found out.

First, they analysed how the plant shoot a single seed. Zooming in, the researchers noticed that each seed has its own snug chamber with a single opening. The seed itself is surrounded by a coat. This coat is made up out of two cell types. The cells on the inside can take up easily, and will swell, expanding. While the cells on the outside can’t take up any water or swell. The swelling inside coat cells will put pressure on the outside cells. Priming them.

The nicest thing of it all, is that it hardly cost any energy at all

Then a small tremble, from the wind for example, will be enough to break the outside layer of the coat. This enables the inside coat cells to stretch out completely. Super-fast peeling off the coat, like a banana skin. The coat is pressing against its chamber walls, thereby pressing the seed out, shooting the seed away.

Next, the researchers analysed how the plant managed to shoot one seed after another. This had to do with the way the seeds had arranged themselves, touching top and bottom. This, noticed the researchers, was the key to machine gun like shooting seeds. Every shooting seed gives a small bump against its neighbour. This breaks the outside layer of that neighbour’s coat, shooting it out of its snug chamber, and on its way bumping into its other neighbour. Resulting in a rain of shooting seeds.

The nicest thing of it all, is that it hardly cost any energy at all. Just taking up water is enough to prime the seeds. Then, a small tremble from outside is all it takes to spread the seeds as far as possible.

Literature

Li, S., Zhang, Y. and Liu, J. (2020) Seed ejection mechanism in an Oxalis species. Scientific Reports 10,8855 https://doi.org/10.1038/s41598-020-65885-2

Schietende zaden

Schietende zaden

Om zaden te verspreiden hebben planten verschillende strategieën. Zo zijn er planten die gebruikmaken van dieren, hier reizen de zaden mee in de vacht of maag. Ook zijn er planten die op de wind vertrouwen. Een derde groep planten doet het helemaal zelf. Ze schieten de zaden zo ver mogelijk weg. Zoals de planten van de Klaverzuringfamilie. Zij schieten hun zaden als een mitrailleur de wijde wereld in. Hoe ze dat voor elkaar krijgen? Dat onderzochten Chinese onderzoekers.

Eerst zochten ze uit hoe de plant een enkel zaadje afvuurt. Inzoomend zagen de onderzoekers dat elk zaadje in een maar net passend kamertje zit met een opening. Het zaadje zelf is met een vliesje omgeven. Dit vliesje bestaat uit twee soorten cellen. De cellen aan de binnenkant nemen makkelijk water op, en zetten zich uit. Terwijl de cellen aan de buitenkant geen water kunnen opnemen en niet uitzetten. Door de uitzettende binnenste cellen komen de buitenste cellen onderdruk te staan. Ze staan op scherp

Het mooiste is, dit alles kost de plant nauwelijks energie

Een kleine trilling, bijvoorbeeld van de wind, zorgt dat de buitenste laag van het vliesje breekt. De binnenste cellen kunnen zich nu helemaal uitrekken. Waardoor het vliesje supersnel als een schil van een banaan van het zaadje pelt. Het vliesje duwt tegen de wanden van het kamertje, duwt hierbij het zaadje naar buiten, en schiet het zaadje weg.

Vervolgens onderzochten de onderzoekers hoe de plant de zaadjes vlak achter elkaar kan afschieten. Dit bleek te maken te hebben met hoe de zaadjes als een ketting naast elkaar liggen. Dit, zo ontdekte de onderzoekers, is de sleutel tot het als een mitrailleur afschieten van zaadjes. Elk wegschietend zaadje geeft een tikje aan z’n buurman. Hierdoor breekt de buitenste laag van de buurman z’n vliesje en schiet deze ook z’n kamertje uit, en raakt hierbij zijn andere buurman weer aan. Het gevolg een regen van wegschietende zaadjes.

Het mooiste is, dit alles kost de plant nauwelijks energie. Alleen het opnemen van water is genoeg om deze zaden op scherp te zetten. Dan is een kleine trilling van buiten genoeg om ze zo ver mogelijk te verspreiden.

Literatuur

Li, S., Zhang, Y. and Liu, J. (2020) Seed ejection mechanism in an Oxalis species. Scientific Reports 10,8855 https://doi.org/10.1038/s41598-020-65885-2

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.

Pausing growth

Pausing growth

Just like ours, the environment of plants is in flux, changing constantly. There can be a drought, or a shortage of nutrients. To survive, plants adjust their growth. By shortage of water a plant will grow little to none. Only to start growing again after rain has fallen. For long it was not known how a plant managed to do this, but now researchers have discovered its secret.

Plants grow from growth regions. With only the cells in those growth regions dividing. TOR is one of the proteins that is promoting growth from these regions. TOR is turned on in every dividing cell. Is TOR turned off, then the cell is no longer part of the growth region. During stress, like water shortage, the number of cells in the growth regions declines. TOR is turned on in fewer cells.

Temporally release of the TOR-off switch pauses growth during stressful periods

Researchers from Portugal and Belgium studied how drought can turn-off TOR. They focussed on the effect of the drought-manager ABA has on a protein that can switch off TOR. During optimal conditions this protein is located in the nucleus of the cell. Preventing the TOR-off switch reaching TOR.  But, as the researchers noticed, ABA frees the TOR-off switch from the nucleus. Now it can turn off TOR.

When rain is making an end of the drought, the drought-manager leaves. Its job is finished. This forces the TOR-off switch to stay in the nucleus again. Keeping TOR on, the number of cells in the growth region increases, and the plant starts growing again. The temporally release of the TOR-off switch pauses growth during stressful periods. It enables the drought-manager to help plants better cope with stress.

Literature

Borja Belda-Palazóna, Mónica Costaa, Tom Beeckman, Filip Rollandd, and Elena Baena-González (2022) ABA represses TOR and root meristem activity through nuclear exit of the SnRK1 kinase. PNAS 119 (28) e2204862119 https://doi.org/10.1073/pnas.2204862119

Groei pauzeren

Groei pauzeren

Onze omgeving veranderd constant. Zo ook die van een plant. Zo kan er sprake zijn van droogte, of een tekort aan voedingstoffen. Om te overleven past de plant hierop z’n groei aan. In tijde van een tekort aan water groeit de plant langzaam tot bijna niet. Om wanneer het weer eens flink heeft geregend in volle vaart door te groeien. Lange tijd was onduidelijk hoe een plant dit voor elkaar kreeg, maar nu hebben onderzoekers het geheim ontrafelt.

Planten groeien vanuit groeikernen. Alleen cellen in en nabij deze groeikernen delen. TOR is een van de eiwitten die groei vanuit de groeikern promoot. In elke delende cel staat TOR aan. Staat TOR uit dan deelt de cel niet, en is deze geen deel van de groeikern. Wanneer er spraken is van stress, zoals bij een tekort aan water, dan neemt het aantal groeikerncellen af, TOR gaat in meer cellen uit.

Het tijdelijk vrijlaten van de TOR-uitschakelaar pauzeert de groei tijdens moeilijke omstandigheden

Onderzoekers uit Portugal en België onderzochten hoe droogte TOR kan uitzetten. Hierbij keken ze naar het effect van de droogt-manager ABA op een eiwit die TOR kan uitzetten. Onder optimale omstandigheden zit dit eiwit vast in de nucleus van de cel. Zo komt deze TOR-uitschakelaar niet bij TOR in de buurt. Maar, zo zagen de onderzoekers, ABA bevrijd de TOR-uitschakelaar uit de nucleus om TOR uitzetten.

Wanneer er door regen een eind aan de droogte komt vertrekt de ABA-manager weer. Zijn taak zit erop. Hierdoor kan de TOR-uitschakelaar niet meer uit de nucleus. TOR blijft aan, het aantal groeikerncellen neemt toe, en de plant gaat weer verder met groeien. Het tijdelijk vrijlaten van de TOR-uitschakelaar pauzeert de groei tijdens moeilijke omstandigheden. Zo maakt de droogte-manager de plant beter bestendigd tegen stress.

Literatuur

Borja Belda-Palazóna, Mónica Costaa, Tom Beeckman, Filip Rollandd, and Elena Baena-González (2022) ABA represses TOR and root meristem activity through nuclear exit of the SnRK1 kinase. PNAS 119 (28) e2204862119 https://doi.org/10.1073/pnas.2204862119