Der evolutionäre Ursprung der Jasmonat-responsiven Signaltransduktion und der Jasmonat Biosynthese

• Antragstellerin: Professorin Dr. Christiane Gatz
• Fachliche Zuordnung: Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen ; Biochemie und Biophysik der Pflanzen ; Genetik und Genomik der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 285640135

Höhere Pflanzen reagieren auf Verwundungsreize wie z.B. Insektenfraß mit der Synthese des Hormons Jasmonoyl-Isoleucin (JA-Ile), welches anschließend Abwehrprozesse sowohl in lokal verwundeten als auch in systemischen Blättern aktiviert. In der Modellpflanze Arabidopsis thaliana wurde der JA-Ile Rezeptor COI1 identifiziert, der in Gegenwart von JA-Ile Mitglieder der Familie der JAZ Repressoren erkennt. Der anschließend erfolgende COI1-vermittelte Abbau der JAZ Repressoren ist der Schlüsselschritt für die Aktivierung der Transkription von Abwehrgenen. In diesem Forschungsprojekt interessieren wir uns für die Evolution der JA-Ile Biosynthese und des COI1/JAZ-Korezeptorkomplexes. Ausgangspunkt der Forschung ist die Erkenntnis, dass im Lebermoos Marchantia polymorpha bereits ein COI1 Protein kodiert ist, das sehr ähnlich zu COI1 aus Angiospermen ist. Viele der Aminosäuren, die den Liganden bzw. das Degron-Peptid der JAZ Proteine kontaktieren, sind konserviert. Weiterhin gibt es im Genom die Sequenz für ein JAZ Protein, dessen Degronsequenz sehr stark der Degronsequenz ähnelt, die in den JAZ-Sequenzen der Angiospermen repräsentiert ist. Allerdings haben unsere Analysen kein JA oder JA-Ile in verwundeten Thalli von M. polymorpha detektiert. Dies korreliert mit der Abwesenheit von Sequenzen für das JA Biosynthesegen OPDA Reductase 3 (OPR3) in den öffentlichen Genom- und Transkriptom-Datenbanken. In diesem Projekt sollen folgende Fragen beantwortet werden: (1) Wann in der Evolution entstand die Fähigkeit zur Biosynthese von JA-Ile und dessen Wahrnehmung durch den COI1-JAZ Korezeptorkomplex? (2) Was sind die Funktionen von COI1 und JAZ in M. polymorpha? (3) Gibt es einen Liganden, der die Interaktion zwischen MpCOI1 und MpJAZ ermöglicht?

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen