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Publikationen - Molekulare Signalverarbeitung

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Preprints

Brunoni, F.; Široká, J.; Mik, V.; Pospíšil, T.; Kralová, M.; Ament, A.; Pernisová, M.; Karady, M.; Htitich, M.; Ueda, M.; Floková, K.; Wasternack, C.; Strnad, M.; Novák, O.; Conjugation ofcis-OPDA with amino acids is a conserved pathway affectingcis-OPDA homeostasis upon stress responses (2023) DOI: 10.1101/2023.07.18.549545

Jasmonates (JAs) are a family of oxylipin phytohormones regulating plant development and growth and mediating ‘defense versus growth’ responses. The upstream JA biosynthetic precursor cis-(+)-12-oxo-phytodienoic acid (cis-OPDA) has been reported to act independently of the COI1-mediated JA signaling in several stress-induced and developmental processes. However, its means of perception and metabolism are only partially understood. Furthermore, cis-OPDA, but not JA, occurs in non-vascular plant species, such as bryophytes, exhibiting specific functions in defense and development. A few years ago, a low abundant isoleucine analog of the biologically active JA-Ile, OPDA-Ile, was detected in wounded leaves of flowering plants, opening up to the possibility that conjugation of cis-OPDA to amino acids might be a relevant mechanism for cis-OPDA regulation. Here, we extended the analysis of amino acid conjugates of cis-OPDA and identified naturally occurring OPDA-Val, OPDA-Phe, OPDA-Ala, OPDA-Glu, and OPDA-Asp in response to biotic and abiotic stress in Arabidopsis. The newly identified OPDA-amino acid conjugates show cis-OPDA-related plant responses in a JAR1-dependent manner. We also discovered that the synthesis and hydrolysis of cis-OPDA amino acid conjugates are regulated by members of the amidosynthetase GH3 and the amidohydrolase ILR1/ILL families. Finally, we found that the cis-OPDA conjugative pathway already functions in non-vascular plants and gymnosperms. Thus, one level of regulation by which plants modulate cis-OPDA homeostasis is the synthesis and hydrolysis of OPDA-amino acid conjugates, which temporarily store cis-OPDA in stress responses.
Preprints

Bao, Z.; Guo, Y.; Deng, Y.; Zang, J.; Zhang, J.; Ouyang, B.; Qu, X.; Bürstenbinder, K.; Wang, P.; The microtubule-associated protein SlMAP70 interacts with SlIQD21 and regulates fruit shape formation in tomato (2022) DOI: 10.1101/2022.08.08.503161

The shape of tomato fruits is closely correlated to microtubule organization and the activity of microtubule associated proteins (MAP), but insights into the mechanism from a cell biology perspective are still largely elusive. Analysis of tissue expression profiles of different microtubule regulators revealed that functionally distinct classes of MAPs are highly expressed during fruit development. Among these, several members of the plant-specific MAP70 family are preferably expressed at the initiation stage of fruit development. Transgenic tomato lines overexpressing SlMAP70 produced elongated fruits that show reduced cell circularity and microtubule anisotropy, while SlMAP70 loss-of-function mutant showed an opposite effect with flatter fruits. Microtubule anisotropy of fruit endodermis cells exhibited dramatic rearrangement during tomato fruit development, and SlMAP70-1 is likely implicated in cortical microtubule organization and fruit elongation throughout this stage by interacting with SUN10/SlIQD21a. The expression of SlMAP70 (or co-expression of SlMAP70 and SUN10/SlIQD21a) induces microtubule stabilization and prevents its dynamic rearrangement, both activities are essential for fruit shape establishment after anthesis. Together, our results identify SlMAP70 as a novel regulator of fruit elongation, and demonstrate that manipulating microtubule stability and organization at the early fruit developmental stage has a strong impact on fruit shape.
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.
Publikation

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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