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Publikationen - Molekulare Signalverarbeitung

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Publikation

Wasternack, C.; Hause, B.; Blütenduft, Abwehr, Entwicklung: Jasmonsäure - ein universelles Pflanzenhormon Biologie in unserer Zeit 44, 164-171, (2014) DOI: 10.1002/biuz.201410535

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.
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Stenzel, I.; Otto, M.; Delker, C.; Kirmse, N.; Schmidt, D.; Miersch, O.; Hause, B.; Wasternack, C.; ALLENE OXIDE CYCLASE (AOC) gene family members of Arabidopsis thaliana: tissue- and organ-specific promoter activities and in vivo heteromerization J. Exp. Bot. 63, 6125-6138, (2012) DOI: 10.1093/jxb/ers261

Jasmonates are important signals in plant stress responses and plant development. An essential step in the biosynthesis of jasmonic acid (JA) is catalysed by ALLENE OXIDE CYCLASE (AOC) which establishes the naturally occurring enantiomeric structure of jasmonates. In Arabidopsis thaliana, four genes encode four functional AOC polypeptides (AOC1, AOC2, AOC3, and AOC4) raising the question of functional redundancy or diversification. Analysis of transcript accumulation revealed an organ-specific expression pattern, whereas detailed inspection of transgenic lines expressing the GUS reporter gene under the control of individual AOC promoters showed partially redundant promoter activities during development: (i) In fully developed leaves, promoter activities of AOC1, AOC2, and AOC3 appeared throughout all leaf tissue, but AOC4 promoter activity was vascular bundle-specific; (ii) only AOC3 and AOC4 showed promoter activities in roots; and (iii) partially specific promoter activities were found for AOC1 and AOC4 in flower development. In situ hybridization of flower stalks confirmed the GUS activity data. Characterization of single and double AOC loss-of-function mutants further corroborates the hypothesis of functional redundancies among individual AOCs due to a lack of phenotypes indicative of JA deficiency (e.g. male sterility). To elucidate whether redundant AOC expression might contribute to regulation on AOC activity level, protein interaction studies using bimolecular fluorescence complementation (BiFC) were performed and showed that all AOCs can interact among each other. The data suggest a putative regulatory mechanism of temporal and spatial fine-tuning in JA formation by differential expression and via possible heteromerization of the four AOCs.
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Wasternack, C.; Hause, B.; Emerging complexity: jasmonate-induced volatiles affect parasitoid choice J. Exp. Bot. 60, 2451-2453, (2009) DOI: 10.1093/jxb/erp197

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ten Hoopen, P.; Hunger, A.; Muller, A.; Hause, B.; Kramell, R.; Wasternack, C.; Rosahl, S.; Conrad, U.; Immunomodulation of jasmonate to manipulate the wound response J. Exp. Bot. 58, 2525-2535, (2007) DOI: 10.1093/jxb/erm122

Jasmonates are signals in plant stress responses and development. The exact mode of their action is still controversial. To modulate jasmonate levels intracellularly as well as compartment-specifically, transgenic Nicotiana tabacum plants expressing single-chain antibodies selected against the naturally occurring (3R,7R)-enantiomer of jasmonic acid (JA) were created in the cytosol and the endoplasmic reticulum. Consequently, the expression of anti-JA antibodies in planta caused JA-deficient phenotypes such as insensitivity of germinating transgenic seedlings towards methyl jasmonate and the loss of wound-induced gene expression. Results presented here suggest an essential role for cytosolic JA in the wound response of tobacco plants. The findings support the view that substrate availability takes part in regulating JA biosynthesis upon wounding. Moreover, high JA levels observed in immunomodulated plants in response to wounding suggest that tobacco plants are able to perceive a reduced level of physiologically active JA and attempt to compensate for this by increased JA accumulation.
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Wasternack, C.; Hause, B.; Stressabwehr und Entwicklung: Jasmonate — chemische Signale in Pflanzen Biologie in unserer Zeit 30, 312-320, (2000) DOI: 10.1002/1521-415X(200011)30:6<312::AID-BIUZ312>3.0.CO;2-8

Chemische Signale wurden bereits im 19.Jahrhundert als Regulatoren von Wachstum und Entwicklung der Pflanzen postuliert.In den letzten 70 Jahren wurde die Wirkungsweise der klassischen Pflanzenhormone wie der Auxine, Gibberelline, Cytokinine, Ethylen und Abscisinsäure aufgeklärt. Doch erst im letzten Jahrzehnt entdeckte man die Bedeutung der Brassinosteroide, der Peptidhormone und der Jasmonate.
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