Der JAZZ von Jasmonaten: Untersuchungen zum JA-Signalweg unter Verwendung von rationell-generierten Jasmonaten

• Antragsteller: Dr. Guillermo Hugo Jimenez-Aleman
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenphysiologie ; Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 388965345

Die Versorgung mit Nahrung und Energie ist für die moderne Gesellschaft zu einer großen Herausforderung geworden. Eine Lösung für diese Probleme können Innovationen in Pflanzenwissenschaften sein, die darauf abzielen, höhere Ernteerträge zu erzielen und Pflanzen gegenüber (a)-biotischem Stress resistenter zu machen. Das Verständnis, wie Pflanzen ihre physiologischen Prozesse kontrollieren, mag dazu beitragen, neue Strategien für eine umweltfreundlichere Landwirtschaft zu entwickeln.Als Reaktion auf Umweltsignale produzieren Pflanzen Hormone, Proteine und Verbindungen, die der Verteidigung dienen. Viele Antworten von Pflanzen auf (a)-biotischen Stress werden von Phytohormonen koordiniert, wobei Jasmonate eine zentrale Rolle spielen. Jasmonate sind von Lipiden abgeleitete Verbindungen mit Jasmonsäure (JA) als Grundkomponente. JA-Ile ist das Isoleucin-Konjugat von JA und repräsentiert das Jasmonat mit der höchsten Aktivität; es kontrolliert die Mehrzahl der mit JA assoziierten Reaktionen in Pflanzen. JA-Ile-Laktone sind neue synthetische JA-Ile Analoga, die in vivo in ähnlicher Weise zu wirken scheinen wie JA-Ile. Allerdings können JA-Ile-Laktone in Pflanzen des wilden Tabaks selektiv die Nicotin Akkumulation induzieren, aber nicht andere JA-Ile-induzierbare Sekundärmetaboliten. Zusätzlich, zeigten mit JA-Ile-Laktonen behandelte Pflanzen auch keine klassische, mit JA-Ile assoziierte, Wachtumsretardierung (Hemmung des Pflanzenwachstums wird nach Aktivierung des pflanzlichen Immunsystems beobachtet, entweder als Reaktion auf Umwelteinflüsse oder durch Applikation von Jasmonaten). JA-Ile-Laktone sondern verstärkte das Wachstum während der Stängel-Elongationsphase des wilden Tabaks. Es wird vermutet, dass die Fähigkeit von JA-Ile-Laktonen, den Abbau von bestimmten Proteinen (JAZ) zu fördern und einzelne Aspekte der pflanzlichen Reaktionen kontrolliert.In diesem Projekt sollen pharmacochemische, molekulare und bioinformatische Ansätze verwendet werden, um durch JA-Ile-Laktone ausgelöste pflanzliche Reaktionen in Arabidopsis thaliana zu untersuchen. Besonderheiten in der Perzeption und der Signalweiterleitung von JA-Ile-Laktonen sollen im Detail angeschaut werden. Das Arbeiten mit der Modellpflanze A. thaliana wird dabei helfen herauszufinden wie generell für höhere Pflanzen die beim wilden Tabak beobachtet Phänomene sind. Des Weiteren soll untersucht werden, ob die Laktone oder dazu analoge Jasmonate in der Natur existieren. Das Verstehen der Wirkungsweise dieser neuen JA-Ile-Derivate wird zu einem besseren Verständnis der JA-Signalwege beitragen; es mag auch hilfreich sein herauszufinden, wie Pflanzen ihre Fähigkeit zu wachsen beibehalten können während sie sich gegen Pathogene und Herbivore verteidigen müssen. JA-Ile-Laktone können möglicherweise eine neue Klasse von Molekülen bilden, die das Potenzial hat, im Pflanzenschutz und/oder in der Erforschung pflanzlicher Signalwege genutzt werden zu können.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Spanien
• Gastgeber: Professor Dr. Roberto Solano