Einfluss veränderter pflanzlicher Zellwände auf den Jasmonsäure-Signalweg in der Wurzel

• Antragstellerin: Dr. Debora Gasperini
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenphysiologie ; Genetik und Genomik der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 395537511

Pflanzenwurzeln sind in der Natur ständig mechanischem Stress ausgesetzt, wie zum Beispiel bei der Durchdringung des Bodens oder durch Insektenbefall. Pflanzen haben jedoch zweckdienliche Sensormechanismen entwickelt, welche sie während ihrer Entwicklung einsetzen um auf Umweltfaktoren zu reagieren. Als Antwort auf Verwundung oder Herbivorie produzieren Pflanzen unter anderem das Phytohormon Jasmonsäure (JA), welches transkriptionelle Änderungen induziert und somit Abwehrmechanismen einleitet. Wie jedoch Beschädigungen und mechanische Reize wahrgenommen werden und daraufhin die Produktion von JA induzieren ist nicht bekannt. Wie Störungen der Zellwand die intrazelluläre Hormonproduktion (JA) beeinflussen, beabsichtige ich an Wurzeln von Arabidopsis thaliana Keimlingen zu untersuchen. Zunächst sollen in diesem Projekt zwei Zellwandmutanten auf zellulärer und biochemischer Ebene charakterisiert werden. Diese Mutanten entstammen aus meinen Forschungsarbeiten als Postdoktorand und weisen eine konstitutive Expression von JA-Markergenen auf. Durch Methoden der reversen Genetik sollen ausgehend von diesen Mutanten die genauen Komponenten der Pflanzenzellwand identifiziert werden, welche die JA-Antwort verändern. Danach sollen die biologischen Konsequenzen, wie Pflanzenzellwände und Hormonantworten (JA) die Pflanzenentwicklung und Stressantworten prägen, mittels Wurzelwachstum und Abwehr-Phänotypen analysiert werden. Schließlich versuchen wir die molekularen Komponenten, welche an der Signalübertragung von Zellwand zu Plastid beteiligt sind, mit Hilfe gezielter und ungezielter genetischer Vorgehensweisen, zu entschlüsseln. Allgemein wird erwartet, dass diese Arbeiten zu einer detaillierten, mechanistischen Darstellung von JA-Signaldynamiken führen, und darüber hinaus Erkenntnisse zur Initiation der JA-Biosynthese liefern, einem Forschungsgebiet, welches bisher schwer zu untersuchen war. Dies ermöglicht zwangsläufig einen besseren Vergleich der Dekodierungsstrategien externer Stimuli von pflanzlichen und tierischen Zellen, und führt zudem zu einem erweiterten Verständnis darüber, wie Wurzeln auf Bodenpathogene reagieren, Themen welche von hohem agronomischem Interesse sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen