Mechanisms of systemic signalling in the plant pathogen response

  • Pitzschke, Andrea, (Projektleitung)

    Projektdetails

    Beschreibung

    Im Projekt wird untersucht, wie Pflanzen Umweltstress in Signale umwandeln, diese Signale weiterleiten und letztlich in eine geeignete Abwehr- oder Anpassungsreaktion „übersetzen“ und sich obendrein effizient auf zukünftige Stresssituationen vorbereiten.Im Forschungsmittelpunkt stehen sogenannte Mitogen-Aktivierte Proteinkinase (MAPK)–Kaskaden. Dies sind zwischen Stressrezeptoren und stress-abhängigen Transkriptionsfaktoren agierende Module. Kinasen sind Proteine, die spezifische Zielproteine phosphorylieren (chemisch verändern) und somit deren Eigenschaft (z.B. Stabilität, Lokalisation, Aktivität) beeinflussen. MAPK- Kaskaden gibt es auch bei Tieren; dort sind sie u.a. an der Entstehung von Krebs beteiligt.

    Ein Angriff durch bakterielle oder pilzliche Schädlinge ruft in der Pflanze verschiedene lokale Abwehrreaktionen hervor, die die Ausbreitung der Infektion verhindern. Zudem werden sog. „systemische“ Signale von der Infektionsstelle über das Phloem transportiert, welche die Pflanze in einen „Bereitschaftszustand“ („Priming“) versetzten und bei nachfolgenden Angriffen eine effizientere Abwehr ermöglichen („systemische erworbene Resistenz“ – SAR). Arbeitshypothese ist, dass MAPKs bestimmte Proteine phosphorylieren, die innerhalb der Pflanze mobil sind. Auf diese Weise würde die gesamte Pflanze gewarnt und über die Art des Stresses informiert, auch wenn nur ein einziges Blatt unmittelbar betroffen ist.


    Studienobjekt ist die Modellpflanze Arabidopsis thaliana. Bioinformatische Analysen und Vorarbeiten lassen einen Zusammenhang zwischen MPK3 (einer MAPK) und AZI1 ('azelaic acid induced 1'; einem potentiell mobilen Protein) vermuten.
    Die Methoden involvieren:
    Phosphorylierungsexperimente, Interaktionsassays (in vivo und in vitro), Erzeugung von AZI1-Varianten, die an den potentiellen Phosphorylierungsstellen eine Mutation tragen. mpk3 und azi1-defiziente Mutanten, sowie transgene Pflanzen, die vermehrt AZI1 bilden, werden hinsichtlich ihrer Stresstoleranz untersucht. Ebenso sind transgene Pflanzen mit AZI1-varianten (phosphomimetisch bzw. Phoshporylierungsstelle blockiert) in diese Analysen einbezogen. Anschließend wird mittels Bioinformatik untersucht, Inwieweit Phosphorylierungsstellen, die für die Stresstoleranz von Bedeutung sind, in anderen Pflanzenarten evolutionär konserviert sind, und ob möglicherweise besonders stressresistente Sorten einphosphomimetisches AZI1-Äquivalent tragen.
    KurztitelPlant systemic signalling
    StatusAbgeschlossen
    Tatsächlicher Beginn/ -es Ende1/01/1131/05/16

    Systematik der Wissenschaftszweige 2002

    • 1418 Pflanzenphysiologie
    • 1411 Molekularbiologie
    • 1402 Biochemie

    Systematik der Wissenschaftszweige 2012 (6-Steller)

    • 106031 Pflanzenphysiologie
    • 106002 Biochemie
    • 106023 Molekularbiologie

    Systematik der Wissenschaftszweige 2012

    • 106 Biologie