Publikationen - Molekulare Signalverarbeitung

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.

Jasmonates are ubiquitously occurring lipid-derived signaling compounds active in plant development and plant responses to biotic and abiotic stresses. Upon environmental stimuli jasmonates are formed and accumulate transiently. During flower and seed development, jasmonic acid (JA) and a remarkable number of different metabolites accumulate organ- and tissue specifically. The accumulation is accompanied with expression of jasmonate-inducible genes. Among these genes there are defense genes and developmentally regulated genes. The profile of jasmonate compounds in flowers and seeds covers active signaling molecules such as JA, its precursor 12-oxophytodienoic acid (OPDA) and amino acid conjugates such as JA-Ile, but also inactive signaling molecules occur such as 12-hydroxy-JA and its sulfated derivative. These latter compounds can occur at several orders of magnitude higher level than JA. Metabolic conversion of JA and JA-Ile to hydroxylated compounds seems to inactivate JA signaling, but also specific functions of jasmonates in flower and seed development were detected. In tomato OPDA is involved in embryo development. Occurrence of jasmonates, expression of JA-inducible genes and JA-dependent processes in flower and seed development will be discussed.

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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.