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.

Jasmonic acid (JA) is an ubiquitously occurring plant growth regulator which functions as a signal of developmentally or environmentally regulated expression of various genes thereby contributing to the defense status of plants [1–5]. The formation of jasmonates in a lipid‐based signalling pathway via octadecanoids seems to be a common principle for many plant species to express wound‐ and stressinduced genes [4, 5].There are various octadecanoid‐derived signals [3]. Among them, jasmonic acid and its amino acid conjugates are most active in barley, supporting arguments that β‐oxidation is an essential step in lipid‐based JA mediated responses. Furthermore, among derivatives of 12‐oxophytodienoic acid (PDA) carrying varying length of the carboxylic acid side‐chain, only those with a straight number of carbon atoms are able to induce JA responsive genes in barley leaves after treatment with these compounds. Barley leaves stressed by treatment with sorbitol solutions exhibit mainly an endogenous rise of JA and JA amino acid conjugates suggesting that both of them are stress signals. Data on organ‐ and tissue‐specific JA‐responsive gene expression will be presented and discussed in terms of “JA as a master switch” among various lipid‐derived signals.