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.

The most abundant jasmonate-induced protein (JIP) in barley leaves is a 23 kDa protein (JIP23). Its function, however, is unknown. In order to analyze its function by homologous transformation, new plasmid vectors have been constructed. They carry the cDNA coding for JIP23 in sense or antisense orientation under the control of the Ubi-1-promoter as well as the pat resistance gene under the control of the 35S promoter. Barley mesophyll protoplasts were transiently transformed with the sense constructs. PAT activity and immunological detection of JIP23 could be achieved in transformed protoplasts but not in untransformed protoplasts indicating that the construct was active. Thus, these new vectors are suitable for stable transformation of barley. Carrying a multiple cloning site (MCS), these vectors can be used now in a wide range of transformation of barley.

In the present paper we study the possible biological relevance of endogenous jasmonic acid (JA) and exogenous salicylic acid (SA) in a plant-microbial system maize-virus. The virus disease "Mal de Río Cuarto" is caused by the maize rough dwarf virus - Río Cuarto. The characteristic symptoms are the appearance of galls or "enations" in leaves, shortening of the stem internodes, poor radical system and general stunting. Changes in JA and protein pattern in maize control and infected plants of a virus-tolerant cultivar were investigated. Healthy and infected-leaf discs were collected for JA measurement at different post-infection times (20, 40, 60 and 68 days). JA was also measured in roots on day 60 after infection. For SDS-PAGE protein analysis, leaf discs were also harvested on day 60 after infection. Infected leaves showed higher levels of JA than healthy leaves, and the rise in endogenous JA coincided with the enation formation. The soluble protein amount did not show differences between infected and healthy leaves; moreover, no difference in the expression of soluble protein was revealed by SDS-PAGE. Our results show that the octadecanoid pathway was stimulated in leaves and roots of the tolerant maize cultivar when infected by this virus. This finding, together with fewer plants with the disease symptoms, suggest that higher foliar and roots JA content may be related to disease tolerance. SA exogenous treatment caused the reversion of the dwarfism symptom.

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.