Jasmonatfunktion & Mykorrhiza

In der Blütenentwicklung der Tomate besitzen die Jasmonate eine wichtige Funktion. Im Gegensatz zu Arabidopsis thaliana, bei der JA-Insensitivität zu männlich sterilen Blüten führt, zeigt die JA-insensitive Tomaten-Mutante Sljai1 einen weiblich-sterilen Phänotyp (Abb. 1). Jedoch sind hier zusätzlich Veränderungen in der Entwicklung der männlichen Blütenorgane zu sehen: Sljai1 zeigt eine gestörte Pollenentwicklung, die in späteren Entwicklungsstadien von einer verstärkten Austrocknung der Staubblätter begleitet wird. Um Einblicke in die Funktion von Jasmonaten in der Blütenentwicklung von Tomate zu bekommen, wurden zum einen das Auftreten bioaktiver Jasmonate in verschiedenen Organen der Blüte, morphologische Unterschiede und die JA-abhängige Genexpression in männlichen und weiblichen Reproduktionsorganen analysiert. Wir konnten zeigen, dass in der Entwicklung der männlichen Blütenorgane JA als positiver Regulator der Pollenernährung und als Inhibitor einer vorzeitigen Funktion von Ethylen wirkt, um das Timing bei der Blütenentwicklung sicherzustellen (Dobritzsch et al., 2015). Der genetische Nachweis durch die Erzeugung von Doppelmutanten von Sljai1 mit einer Ethylen-insensitiven Mutante (NeverRipe) zeigte, dass die Ethylen-Insensitivität die teilweise fehlende JA-Funktion kompensiert (Schubert et al., 2019b). Transkript-Profiling von Samenanlagen, die sowohl aus WT als auch aus Sljai1 isoliert wurden, führten zur Identifizierung eines für den MYB-Transkriptionsfaktor kodierenden Gens (SlMYB21), das in WT stark, in Sljai1 jedoch fast nicht exprimiert wird. Mit CRISPR/Cas9 erzeugte Slmyb21-Mutanten zeigten weibliche Sterilität. Transkriptom-Analysen von Wildtyp-, Sljai1- und Slmyb21-Fruchtblättern führten zu differentiell regulierten Genen, die möglicherweise von SlMYB21 kontrolliert werden, und zeigten, dass SlMYB21 an der Kontrolle der Blütenentwicklung durch JA beteiligt ist (Schubert et al., 2019a). Weitere Arbeiten befassen sich mit der Funktion anderer JA-regulierter Transkriptionsfaktoren sowie der Identifizierung ihrer Zielgene. Diese Arbeiten werden in einem Verbundprojekt im Rahmen einer "Nahost-Kooperation" durch die DFG gefördert.

Dobritzsch, S.; Weyhe, M.; Schubert, R.; Dindas, J.; Hause, G.; Kopka, J.; Hause, B. (2015) Dissection of jasmonate functions in tomato stamen development by transcriptome and metabolome analyses. BMC Biol. 13, 28

Schubert, R., Dobritzsch, S., Gruber, C., Hause, G., Athmer, B., Schreiber, T., Marillonnet, S., Okabe, Y., Ezura, H., Acosta, I.F., Tarkowska, D., and Hause, B. (2019a). Tomato MYB21 acts in ovules to mediate jasmonate-regulated fertility. Plant Cell 31, 1043-1062

Schubert, R., Grunewald, S., von Sivers, L., and Hause, B. (2019b) Effects of jasmonate on ethylene function during the development of tomato stamens. Plants 8: 277