Excel through collaboration

Excel through collaboration

Fungi, we see them mostly as the mushrooms that stick their heads above the ground in autumn. But underground there are whole networks of them. Plants make good use of those. They collaborate with Arbuscular mycorrhizal fungi. Exchanging sugars for nutrients. And are so able to excel during difficult times. Not only when there is a nutrient shortage, but also during a water shortage. For a long time, researchers thought this was a side effect. But now they show that these fungi actually provide extra water.

To us the ground appears to be impermeable, but in truth it is full of holes. Big holes, small holes, and miniscule holes. Water loves holes, as such it often can be found in them. A root that makes its way through the earth searchers water. Taking up the water out the big holes, and the small holes. But they can’t reach the water in the miniscule holes. The roots are too big for those. Fungal threads not, they can get into the miniscule holes and reach the water they are holding.

The fungal threads appear to transport the water to the plant

The American researchers used this fact. They grew plants in a pot with a barrier. Roots could not grow through this barrier, but fungal threads could. The researchers watered the plants with labelled water at the side of the barrier only fungi could access. Then they analysed the plants. Plants that collaborated with the fungi were sweating twice as much as plants without helping fungi. And two thirds of the collaborating plants sweat was labelled water. These plants were taking up water that they could only access with help of their fungal collaborators.

Subsequently they study how the fungi gets the water to the plant. The researchers dyed the water at the side of the barrier that only the fungi could access, using a dye that could not get through the cell membrane. They say the dye back in the roots. But also, at the outside of the fungal threads. It appears that the fungal threads hold on to the water at the outside. And in this way transport the water to the plant.

With the help of fungi, plants can get to the water in the miniscule holes. In this way fungi help plants in times of drought. When the extra water can be the difference between excelling or dying.

Literature

Kakouridis, A., Hagen, J.A., Kan, M.P., Mambelli, S., Feldman, L.J., Herman, D.J., Weber, P.K., Pett-Ridge, J. and Firestone, M.K. (2022), Routes to roots: direct evidence of water transport by arbuscular mycorrhizal fungi to host plants. New Phytol. https://doi.org/10.1111/nph.18281

Floreren door samenwerking

Floreren door samenwerking

Schimmels, wij zien ze voornamelijk als paddenstoelen die in de herfst hun kop boven grond steken. Maar hele netwerken hebben ze onder de grond. Planten maken daar handig gebruik van. Ze gaan samenwerkingsverbanden aan met Arbuscular myorrhizal schimmels. Ruilen suikers om voor voedingstoffen. En kunnen zo floreren tijdens moeilijke omstandigheden.  Niet alleen wanneer voedingstoffen schaars zijn, maar ook bij water te kort. Lang dachten onderzoekers dat dit een bijwerking was, maar nu tonen ze aan dat deze schimmels ook extra water aanleveren.

Voor ons lijkt de grond ondoordringbaar, maar in werkelijkheid zit deze vol met gaatjes. Grote gaatjes, kleine gaatjes, en minuscule gaatjes. Water is dol op gaatjes, en zit hier dan ook vaak. Een wortel die een weg door de aarde baant zoekt het water. Wortels nemen het water op uit de grote gaatjes, en de kleine gaatjes. Maar kunnen niet bij het water uit de minuscule gaatjes. Daarvoor zijn ze te groot. Schimmeldraden niet, die kunnen wel in de minuscule gaatjes en het water dat zich daar bevindt.

De schimmeldraden lijkt dus het water naar de plant te geleiden

Hiervan maakte de onderzoekers handig gebruik. Ze groeide planten in een pot met een scheidingswand. Door deze wand konden geen wortels groeien, maar wel schimmeldraden. Ze gaven de planten water met gelabeld water aan de kant van de scheidingswand waar alleen de schimmels bij konden komen. Hierna bestudeerde ze de planten. Planten die samenwerkte met de schimmels zweette twee keer zoveel als planten zonder helpende schimmels. Twee derde van het zweet van samenwerkende planten bestond uit het gelabelde water. Deze planten namen dus water op dat ze alleen met behulp van hun samenwerkende schimmel kon bereiken.

Vervolgens bestudeerde ze hoe de schimmel water naar de plant bracht. De onderzoekers kleurde het water aan de schimmel kant van de scheidingswant, gebruikmakend van een kleurstof die niet door het celmembraan heen kan. De onderzoeker zagen de kleurstof terug in de wortels. Maar ook aan de buitenkant van de schimmeldraden. De schimmeldraden lijkt dus het water vast te houden aan de buitenkant. Om zo het water naar de plant te geleiden.

Met behulp van de schimmels kan het water uit de minuscule gaatjes toch de plant bereiken. Zo helpen schimmels planten tijdens droogte aan water. Wanneer dit extra water kan het verschil maken tussen floreren of doodgaan.

Literatuur

Kakouridis, A., Hagen, J.A., Kan, M.P., Mambelli, S., Feldman, L.J., Herman, D.J., Weber, P.K., Pett-Ridge, J. and Firestone, M.K. (2022), Routes to roots: direct evidence of water transport by arbuscular mycorrhizal fungi to host plants. New Phytol. https://doi.org/10.1111/nph.18281

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.