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Publikationen - Molekulare Signalverarbeitung

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Publikation

Nishiyama, T.; Sakayama, H.; de Vries, J.; Buschmann, H.; Saint-Marcoux, D.; Ullrich, K. K.; Haas, F. B.; Vanderstraeten, L.; Becker, D.; Lang, D.; Vosolsobě, S.; Rombauts, S.; Wilhelmsson, P. K.; Janitza, P.; Kern, R.; Heyl, A.; Rümpler, F.; Calderón Villalobos, L. I. A.; Clay, J. M.; Skokan, R.; Toyoda, A.; Suzuki, Y.; Kagoshima, H.; Schijlen, E.; Tajeshwar, N.; Catarino, B.; Hetherington, A. J.; Saltykova, A.; Bonnot, C.; Breuninger, H.; Symeonidi, A.; Radhakrishnan, G. V.; Van Nieuwerburgh, F.; Deforce, D.; Chang, C.; Karol, K. G.; Hedrich, R.; Ulvskov, P.; Glöckner, G.; Delwiche, C. F.; Petrášek, J.; Van de Peer, Y.; Friml, J.; Beilby, M.; Dolan, L.; Kohara, Y.; Sugano, S.; Fujiyama, A.; Delaux, P.-M.; Quint, M.; Theißen, G.; Hagemann, M.; Harholt, J.; Dunand, C.; Zachgo, S.; Langdale, J.; Maumus, F.; Van Der Straeten, D.; Gould, S. B.; Rensing, S. A.; The Chara Genome: Secondary Complexity and Implications for Plant Terrestrialization Cell 174, 448-464.e24, (2018) DOI: 10.1016/j.cell.2018.06.033

Land plants evolved from charophytic algae, among which Charophyceae possess the most complex body plans. We present the genome of Chara braunii; comparison of the genome to those of land plants identified evolutionary novelties for plant terrestrialization and land plant heritage genes. C. braunii employs unique xylan synthases for cell wall biosynthesis, a phragmoplast (cell separation) mechanism similar to that of land plants, and many phytohormones. C. braunii plastids are controlled via land-plant-like retrograde signaling, and transcriptional regulation is more elaborate than in other algae. The morphological complexity of this organism may result from expanded gene families, with three cases of particular note: genes effecting tolerance to reactive oxygen species (ROS), LysM receptor-like kinases, and transcription factors (TFs). Transcriptomic analysis of sexual reproductive structures reveals intricate control by TFs, activity of the ROS gene network, and the ancestral use of plant-like storage and stress protection proteins in the zygote.
Publikation

Guseman, J. M.; Hellmuth, A.; Lanctot, A.; Feldman, T. P.; Moss, B. L.; Klavins, E.; Calderón Villalobos, L. I. A.; Nemhauser, J. L.; Auxin-induced degradation dynamics set the pace for lateral root development Development 142, 905-909, (2015) DOI: 10.1242/dev.117234

Auxin elicits diverse cell behaviors through a simple nuclear signaling pathway initiated by degradation of Aux/IAA co-repressors. Our previous work revealed that members of the large Arabidopsis Aux/IAA family exhibit a range of degradation rates in synthetic contexts. However, it remained an unresolved issue whether differences in Aux/IAA turnover rates played a significant role in plant responses to auxin. Here, we use the well-established model of lateral root development to directly test the hypothesis that the rate of auxin-induced Aux/IAA turnover sets the pace for auxin-regulated developmental events. We did this by generating transgenic plants expressing degradation rate variants of IAA14, a crucial determinant of lateral root initiation. Progression through the well-established stages of lateral root development was strongly correlated with the engineered rates of IAA14 turnover, leading to the conclusion that Aux/IAAs are auxin-initiated timers that synchronize developmental transitions.
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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