Publikationen - Molekulare Signalverarbeitung

For the first time in 25 years, a new pathway for biosynthesis of jasmonic acid (JA) has been identified. JA production takes place via 12-oxo-phytodienoic acid (OPDA) including reduction by OPDA reductases (OPRs). A loss-of-function allele, opr3-3, revealed an OPR3-independent pathway converting OPDA to JA.

Stress-induced changes in phytohormone metabolite profiles have rapid effects on plant metabolic activity and growth. The jasmonates (JAs) are a group of fatty acid-derived stress response regulators with roles in numerous developmental processes. To elucidate their dual regulatory effects, which overlap with those of other important defence-signalling plant hormones such as salicylic acid (SA), abscisic acid (ABA) and indole-3-acetic acid (IAA), we have developed a highly efficient single-step clean-up procedure for their enrichment from complex plant matrices that enables their sensitive quantitative analysis using hyphenated mass spectrometry technique. The rapid extraction of minute quantities of plant material (less than 20 mg fresh weight, FW) into cold 10% methanol followed by one-step reversed-phase polymer-based solid phase extraction significantly reduced matrix effects and increased the recovery of labile JA analytes. This extraction and purification protocol was paired with a highly sensitive and validated ultra-high performance liquid chromatography–tandem mass spectrometry (UHPLC–MS/MS) method and used to simultaneously profile sixteen stress-induced phytohormones in minute plant material samples, including endogenous JA, several of its biosynthetic precursors and derivatives, as well as SA, ABA and IAA.

Pflanzen müssen gegen vielfältige biotische und abiotische Umwelteinflusse eine Abwehr aufbauen. Aber gleichzeitig müssen sie wachsen und sich vermehren. Jasmonate sind neben anderen Hormonen ein zentrales Signal bei der Etablierung von Abwehrmechanismen, aber auch Signal von Entwicklungsprozessen wie Blüten‐ und Trichombildung, sowie der Hemmung von Wachstum. Biosynthese und essentielle Komponenten der Signaltransduktion von JA und seinem biologisch aktiven Konjugat JA‐Ile sind gut untersucht. Der Rezeptor ist ein Proteinkomplex, der “JA‐Ile‐Wahrnehmung” mit proteasomalem Abbau von Repressorproteinen verbindet. Dadurch können positiv agierende Transkriptionsfaktoren wirksam werden und vielfältige Genexpressionsänderungen auslösen. Dies betrifft die Bildung von Abwehrproteinen, Enzymen der JA‐Biosynthese und Sekundärstoffbildung, und Proteinen von Signalketten und Entwicklungsprozessen. Die Kenntnisse zur JA‐Ile‐Wirkung werden in Landwirtschaft und Biotechnologie genutzt.