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.

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.

Sugarcane mosaic virus (SCMV) is an important disease in maize, which is emerging in Germany since 1983. Using this pest as a model for the inheritance of oligogenic traits, we clarified the genetic ba­sis for resistance in early maturing European maize germplasm. Screening of 122 adapted European inbred lines identified three completely resistant lines, which were used for further analyses. The genetics of SCMV resis­tance was investigated by allelism tests in field experiments combined with QTL and bulked segregant analyses (BSA) on the marker level. QTL analyses revealed the presence of two major genes Scm1 and Scm2 plus three minor QTL. Involvement of Scm1 and Scm2 in the inheritance of SCMV resistance could be confirmed by BSA in a second cross. Breeders can make use of tightly linked STS markers for marker-assisted selection (MAS) as well as our SCMV resistant flint lines to improve their elite germplasm. Currently, recurrent backcrossing with phenotypic selection is the most appropriate and cost effective breeding method. With de­creasing costs of DNA chip technology, MAS can be competitive with phenotypic selection in the near future. Further objectives of our research are the isolation and cloning of Scm1 and Scm2. To achieve this goal we follow two different approaches. (1) Positional cloning based on more than 500 AFLP primer combinations resulted in Scm1/Scm2 specific markers with a resolution of approximately 0.2 cM in the respective re­gions. (2) Resistance gene analogues (RGAs), cosegregating with the tar­get genes are used to identify further candidate genes for transformation experiments.