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Wir nutzen Primärwurzeln von Arabidopsis thaliana als experimentelles System, um uns mit vorrangig genetischen, aber auch bildgebenden und analytischen Verfahren den folgenden Fragen zu widmen:

Wie wird die JA-Ile-Biosynthese initiiert?

Pflanzen werden oft verwundet und von Schädlingen und Pathogenen befallen. Um organismische Reparatur- und Anpassungsprozesse einzuleiten, müssen sie über Mechanismen verfügen, den entstandenen Schaden zu registrieren und diese Information an die gesamte Pflanze weiterzuleiten. In der Pflanze gibt es eine Vielzahl an unterschiedlichen Signalen, die den Schadens-Status, einschließlich chemischer und physikalischer Läsionen, innerhalb der Pflanze kommunizieren und verbreiten. Der Jasmonat-Signalweg ist ein Schlüsselereignis der pflanzlichen Abwehr. Trotz seiner Bedeutung ist bisher noch nicht bekannt, welche molekularen Mechanismen die JA-Ile-Produktion initiieren. Mit Hilfe von neu isolierten Mutanten sollen diese molekularen Ursachen der JA-Ile-Produktion analysiert und aufgeklärt werden. Mit einem mechanistischen Ansatz wollen wir zudem die Stärke des Stimulus quantifizieren, die für die Aktivierung des intrazellulären JA-Signalings notwendig ist.

Wie werden JA-Ile-Präkursoren transportiert?

Die Kommunikation zwischen den einzelnen Organen multizellulärer Organismen basiert auf dem Transport von Signalmolekülen durch Zellen, Gewebe und Organe. In Pflanzen erfolgt die Translokation von Phytohormonen über verschiedene Transportwege, was eine effektive räumliche und zeitliche Koordination von Wachstum und Entwicklung als Reaktion auf interne und externe Stimuli gewährleistet. So induziert eine lokale Wunde beispielsweise sowohl proximale als auch distale Abwehrreaktionen; vor allem letztere werden durch Langstrecken-Signalübertragungsmechanismen realisiert, die erst vor kurzem entdeckt wurden. Mit Pfropfungsexperimenten und Hormonprofiling konnten wir nachweisen, dass JA-Ile-Präkursoren von der Wunde im Spross über das Phloem in die unbeschädigten Wurzeln wandern. Dieser Transport ist essenziell für die Aktivierung der adaptiven Wachstums- und Abwehrprozesse in den unterirdischen Organen. Unser nächstes Ziel ist die Identifizierung der molekularen Mechanismen des JA-Ile-Transports.

Was sind die spezifischen Interaktionen im JA-Ile-Signalweg?

Die Aktivierung der JA-vermittelten Abwehr ist aufwendig und geht oft mit signifikanter Wachstumshemmung einher. Die effektive örtliche und zeitliche Koordination des JA-Ile-Signalings in Wachstums- und Abwehrprozessen wird durch MYC-Transkriptionsfaktoren (hauptsächlich MYC2, MYC3 and MYC4) reguliert, die im ungestressten Zustand der Zelle durch einen modularen Repressorkomplex, bestehend aus JAZ-, NINJA- und TPL-Proteinen, gehemmt werden. Die Präsenz von diversen MYC-Faktoren und 13 verschiedenen JAZ-Genen in Arabidopsis, vermitteln ein sehr komplexes Bild: offenbar verfügen Pflanzen über eine Vielzahl an zell- und gewebespezifischen Regulationsmechanismen, mit der die Perzeption und Signalübertragung von kleinen Molekülen realisiert wird. Die Aufklärung dieses Regulationsnetzwerkes im JA-Ile-Signaling stellt einen weiteren Schwerpunkt unserer Forschungsarbeiten dar.
                                                            Übersetzung: Sylvia Pieplow

Diese Seite wurde zuletzt am 30.10.2019 geändert.

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