Erforschung der genetischen Grundlagen der Wundnektarsekretion in Solanum dulcamara
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Viele Pflanzen locken nützliche Tiere wie Bestäuber mittels Nektar an. Mit extrafloralen Nektarien (EFN) locken Pflanzen zu ihrer Verteidigung gegen Herbivore deren Fressfeinde an. Solanum dulcamara sondert, ganz ohne Nektarien, direkt an Fraßwunden einen Wundnektar (WN) ab, der ebenfalls Ameisen zur Pflanzenabwehr anlockt. Im Pflanzenreich sind Nektarien viele Male unabhängig entstanden und wieder verloren gegangen, was sich plausibel erklären ließe, wenn WN-Sekretion, die auch schon bei anderen Pflanzen beobachtet wurde, einen frühen Schritt in der Evolution von Nektarien darstellen würde. Um diese Hypothese zu erhärten, sollten die Sekretionsmechanismen für WN und Nektar aus EFN verglichen werden, was deren Identifizierung erfordert. In diesem Projekt wurden Ansätze entwickelt, die genetischen Grundlagen der WN-Sekretion von S. dulcamara zu identifizieren und deren Rolle bei der WN Produktion zu testen. Wir haben die Phänologie der WN-Sekretion charakterisiert, die unter Trockenheit verstärkt wird und zwischen geografisch entfernten Akzessionen variiert. Die WN-Sekretion ist ein vererbbares Merkmal, das in einer aus Amerika stammenden Pflanzenpopulation segregiert, was zur Identifizierung der zugrunde liegenden Gene genutzt werden kann. Mittels CRISPR-Cas9 untersuchten wir ein Gen mit großer Homologie zu einem für die Abgabe von Blütennektar essentiellen Zuckertransporter, aber die WN-Sekretion war unabhängig von diesem Gen. Obwohl sich die WN-Produktion durch das Wundhormon JA verstärken lässt, führt der Verlust der wundinduzierten JA-Biosynthese (aufgrund einer Mutation im LoxD Gen) zu einer höheren WN-Produktion. Da die JA-Signalübertragung für den Großteil der pflanzlichen Wundreaktion erforderlich ist, jedoch nicht für die WN-Produktion, bietet die LoxD-Mutante eine neue Möglichkeit zur Identifizierung der genetischen Grundlagen der WN-Sekretion. Desweitern haben wir Bioassays zur empfindlichen Messung der Anlockung von Ameisen entwickelt und laufende Analysen werden die Zusammensetzung und ökologische Funktionalität des von S. dulcamara abgesonderten WN weiter charakterisieren.
