Regulation herbivor-induzierter Abwehrmechanismen durch Benzoxazinoide in Zea mays.

• Antragstellerin: Dr. Annett Richter
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 392375896

Zum Schutz vor Herbivoren und Pathogenen produzieren Pflanzen eine große Vielzahl von toxischen Metaboliten und Abwehrstoffen. Die Produktion dieser chemischen Inhaltsstoffe ist in den meisten Pflanzenarten durch Hormone wie Salicylsäure und Jasmonsäure reguliert. Sowohl die Evolutionstheorie als auch neue wissenschaftliche Erkenntnisse verdeutlichen, dass neben einer hohen Diversität von Abwehrstoffen innerhalb verschiedener Pflanzenarten auch eine hohe spezies-spezifische Variabilität von kleineren Molekülen existiert, welche für die Regulation von Abwehrmechanismen eine Rolle spielen. Mais (Zea mays), eine der wichtigsten Kulturpflanzen der Welt, ist bekannt für die Produktion von Benzoxazinoiden, welche eine bedeutende Klasse von Abwehrstoffen darstellen. Ein Vertreter dieser Klasse, DIMBOA (2,4-dihydroxy-7-methoxy-1,4-benzoxazin-3-one), welches toxisch gegen Fraßfeinde und Pathogene wirkt, induziert außerdem die Kallosebiosynthese im Apoplast zum Schutz vor phloem-saugenden Insekten und gegen Pilzwachstum im Interzellularraum. Des Weiteren beeinflusst DIMBOA die Auxin-Signaltransduktion und übt dadurch direkten Einfluss auf Pflanzenwachstum und –entwicklung aus.Um die Bedeutung von DIMBOA und anderer Benzoxazinoide als Pflanzensignalmoleküle zu untersuchen, werde ich auf zwei Hauptpunkte eingehen: 1) Ich werde bisher unbekannte regulatorische Aspekte in der Maisabwehr untersuchen. Dabei inbegriffen sind Mechanismen der induzierbaren Kallosebiosynthese und anderer Abwehrreaktionen, welche durch DIMBOA reguliert sind. 2) Ich analysiere Interaktionen zwischen DIMBOA und Auxin auf molekularer Ebene, um neue regulatorische Verknüpfungen zwischen Pflanzenabwehr und –entwicklung zu identifizieren. Zum Beantworten der Fragestellungen in meinem Forschungsantrag möchte ich eine Vielzahl von Methoden wie die klassische Genetik, Genomik, Biochemie, Physiologie und Bioinformatik anwenden. Sowohl Transposon-Insertionsmutanten in Mais, welche in meinem Gastgeberlabor generiert wurden, als auch natürliche Variationen in Maissorten, sollen helfen die regulatorische Bedeutung von DIMBOA als Signalmolekül nicht nur in vitro, sondern auch in vivo klarzustellen. Untersuchungen bezüglich der chemischen Kommunikation innerhalb der Pflanze unter Einfluss von DIMBOA sollen Einblicke in neue Signalwege geben, welche sowohl die Abwehr induzieren als auch Pflanzenwachstum regulieren und somit langzeit bekannte Signalverarbeitung durch beispielsweise Salicylsäure und Jasmonsäure neu reformieren. Ziel soll es sein, dass die Forschungserkenntnisse das Züchten von Maissorten ermöglichen, welche durch eine gesteigerte Resistenz gegen Insekten und Pathogene gekennzeichnet sind und gleichzeitig agronomisch wichtige Eigenschaften mit einbeziehen. Dieser Forschungsantrag soll, zusammen mit zahlreichen Weiterbildungen in meinem Gastgeberinstitut, meine Chancen nach meiner Rückkehr auf eine aussichtsreiche wissenschaftliche Karriere an einer deutschen Hochschule verbessern.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Georg Jander