The evolution of mono and sesquiterpene formation in Zea mays

• Applicant: Professor Dr. Jörg Degenhardt
• Subject Area: Plant Biochemistry and Biophysics
• Term: from 2003 to 2009
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5404812

Terpene eignen sich aufgrund ihrer strukturellen Vielfalt und ihres einheitlichen Biosyntheseweges zur Untersuchung der Evolution chemischer Diversität. Mais (Zea mays) bildet ein komplexes Gemisch von flüchtigen Terpenen bei der Verteidigung gegen Herbivoren, das natürliche Feinde der Herbivoren anlockt. Für die hohe strukturelle Vielfalt der Terpene ist die Enzymklasse der Terpensynthasen verantwortlich, die aus dem Substrat Prenyldiphosphat zahlreiche Kohlenstoff-Grundgerüste formen kann. Durch eine Struktur-Funktionsanalyse der Terpensynthasen von Mais sollen die für die Produktspezifität verantwortlichen Proteinstrukturen identifiziert werden. Die Entwicklung der Diversität von Enzymen und Terpenprodukten soll in Mais und verwandten Arten der Poatidae analysiert werden, um die Phylogenese der Genfamilie der Terpensynthasen zu verstehen. Ebenso wie die Evolution der Enzymstrukturen ist auch die Evolution der Promotoren entscheidend für eine funktionell optimierte Genexpression bei der Verteidigung der Pflanze. Durch die Bestimmung von regulativen Promoterelementen und interagierenden trans-Faktoren sollen die während der Evolution rekrutierten Komponenten für die Expression der Terpensynthasen identifiziert werden.

• DFG Programme: Priority Programmes
• Subproject of: SPP 1152: Evolution of Metabolic Diversity
• Participating Person: Professor Dr. Jonathan Gershenzon