Neue Erkenntnisse zu OPDA: Keine Signalwirkung in der frühen Wundantwort
Das pflanzliche Stresshormon Jasmonsäure (JA) und seine bioaktive Form Jasmonoyl-Isoleucin (JA-Ile) spielen vor allem bei der Verwundung durch Quetschung oder Fraßschäden eine zentrale Rolle im Abwehrszenario der Pflanze. JA-Ile reichert sich innerhalb von Minuten am Ort der Verletzung an und induziert als Signalmolekül die Aktivierung von Abwehrgenen. Auch die Vorstufe von Ja-Ile, die Verbindung OPDA (12-cis-Oxo-Phytodiensäure), galt bisher als wichtiger Player in der Wundabwehr, dem man gleichermaßen Signalwirkung zuschrieb, die sich in einer OPDA-abhängigen Aktivierung von verschiedenen Abwehrgenen gezeigt haben soll. Diese These wurde nun von IPB-Wissenschaftler/innen und Partnern der Universität Göttingen widerlegt. In Ihrer Studie in Nature Communications demonstrieren die Pflanzenforscher, dass OPDA in der frühen Wundantwort bei Arabidopsis keine Signalwirkung hat. Demnach induziert endogen gebildetes OPDA sowohl bei verwundeten als auch bei Kontrollpflanzen keine eindeutige transkriptionelle Signatur und die zuvor identifizierten OPDA-responsiven Gene werden auch unabhängig von OPDA allein durch die Verwundung aktiviert.
Eine echte transkriptionelle Signatur von OPDA konnte bisher nur in jenen Experimenten beobachtet werden, bei denen die Verbindung exogen und in hohen Dosen auf die Pflanzen appliziert wurde. Diese exogene Zufuhr von OPDA führte zu einer deutlichen Reaktion in Form von vielfach aktivierten Abwehrgenen zu denen vor allem die Gene des Schwefelassimilationsweges und der Glutathionproduktion gehörten. Zudem störte OPDA in diesem Szenario nachweislich die Redox-Homöostase und hemmte die Photosynthese. Diese transkriptionelle Reaktion auf exogenes OPDA könnte nach Meinung der Wissenschaftler eine allgemeine Entgiftungsreaktion sein, da OPDA als elektrophile Verbindung die Pflanze generell unter oxidativen Stress setzt. In einem parallelen, von japanischen Kollegen veröffentlichten Artikel wird sogar gezeigt, dass OPDA selbst schnell umgewandelt wird und die nachgeschalteten Metaboliten von cis-OPDA als endogene chemische Signale in A. thaliana fungieren könnten. Auch diese Metabolite sind elektrophile Verbindungen und induzieren die Expression allgemeiner stressreaktiver Gene nur in hohen Konzentrationen.
Die augenscheinliche Giftwirkung von hoch dosiertem OPDA ließ die Wissenschaftler vermuten, dass der JA-Vorläufer sich nur in abgeschlossenen Zellkompartimenten anreichert. Diese These konnte von ihnen bestätigt werden. Demnach akkumuliert OPDA nur in jenen Kompartimenten, wo es synthetisiert, transportiert und umgewandelt wird – das sind die Plastiden, das Zytosol und die Peroxisomen. Diese Ergebnisse zementieren die Vermutung, dass OPDA keine Signalfunktion in der frühen Wundreaktion von Arabidopsispflanzen hat.
Originalpublikation:
Khansa Mekkaoui, Ranjit Baral, Fiona Smith, Moritz Klein, Ivo Feussner & Bettina Hause. Transcriptomics and trans-organellar complementation reveal limited signaling of 12-cis-oxo-phytodienoic acid during early wound response in Arabidopsis. Nature Communications 2025 ,
doi: 10.1038/s41467-025-61832-9.