Pectin signaling in responses to heavy metals and pathogens
Abstract
Zellwände von wachsenden Pflanzenorganen stabilisieren nicht nur gegenüber ansteigendem Turgordruck in der Zelle sondern schützen die Zelle bei Angriffen durch Pathogene und abiotischen Stressoren. Abgesehen von Zellulosen, Hemizellulosen und Proteinen, sind Pektine bzw. Homogalakturonane (HGs) eine der Hauptbestandteile der primären Pflanzenzelle. HGs werden in methylierter/acetylierter Form synthetisiert und in die Zellwand transportiert. In der Zellwand können Pektine von verschiednen Enzymen modifiziert bzw. abgebaut werden. So demethylieren bzw. deacetylieren Pektinmethyl- bzw. Pektinacetylesterasen selektiv Pektine. Dadurch entstehen Pektate mit freien Carboxylgruppen, die mit Kationen wie Kalzium-Ionen (Ca2+) interagieren, und zur Bildung einer gelartigen Matrix beitragen, in der die Zellulosefibrillen, Hemizellulosen und Zellwandproteine eingebettet sind. Spezifische Pektinasen wie Polygalakturonasen bauen demethylierte HGs bzw. Pektate ab, während Pektin-/Pektatlyasen auch hochmethyl-verestertes Pektin hydrolisieren können. Abbauprodukte von Pektinen sind Signalmoleküle, die entweder Stressantworten und/oder Wachstumsveränderungen induzieren können. Basierend auf den Ergebnissen dreier Forschungsgruppen in Österreich und Frankreich liegt dem PECTOSIGN Projekt die Hypothese zugrunde, dass von zumindest drei verschiedenen Signaltransduktionswegen die Zellwandintegrität über die Interaktion mit Pektinen/Pektaten und Pektin-Metaboliten wahrgenommen werden können: i) den Brassinosteroid Rezeptor (BRI1) bzw. einem spezifischen Korezeptor, ii) über Zellwand-assoziierte Kinasen (WAK) und iii) über die THESEUS1 Rezeptor Kinase. In dem Projekt soll die Bedeutung von Pektinen/Pektaten und deren Abbauprodukte bei der Wahrnehmung früher Infektionsstadien durch Grauschimmel (Botrytis cinerea) und von Schwermetall- und Suprenelement-Ionen sowie deren Bindungseigenschaften in der Modelpflanze Arabidopsis untersucht und aufgeklärt werden. Dafür werden neue Methoden entwickelt, die gezielt verschiedene Formen von Pektinen in vivo verändern und analysieren können. Diese Methoden werden auch in der Aufklärung der Pektin/Pektat vermittelten Mechanismen der drei Signaltrans-duktionswege beitragen. Die Ergebnisse des PECTOSIGN Projektes werden nicht nur das Wissen über die Zellwand-integritätswahrnehmung bei Pflanzen erweitern, sondern könnte auch längerfristig auf neue Strategiemöglichkeiten für Phytoremediationstechnologien und den Pflanzenschutz hinweisen.
Schlagworte Zellwand Kinasen Arabidopsis Metal Pektin
Publikationen
Elucidating structural and compositional changes in plant tissues and single cells by Raman spectroscopic imaging.
Autoren: Prats Mateu, B; Stefke, B; Hauser, M-T; Gierlinger, N Jahr: 2014
Originalbeitrag in Fachzeitschrift
Novel cell wall associated genes involved in heavy metal stress responses from Salix caprea.
Autoren: Hauser M-T, Shi S, Puschenreiter M, Hermann G, Köllensperger G, Konlechner C Jahr: 2014
PUBLIZIERTER Beitrag für wissenschaftliche Veranstaltung
The role of receptor like kinases in heavy metal signalling.
Autoren: Richter J, Shi S, Pitzschke A, Hauser M-T Jahr: 2016
PUBLIZIERTER Beitrag für wissenschaftliche Veranstaltung
Waterproofing in Arabidopsis: Following phenolics and lipids in situ by Confocal Raman Microscopy.
Autoren: Prats Mateu B, Hauser M-T, Heredia A, Gierlinger N Jahr: 2016
PUBLIZIERTER Beitrag für wissenschaftliche Veranstaltung
Effects of heavy metals and trace elements on cell wall signaling, remodeling and growth.
Autoren: Richter J, Strobl S, Ploderer M, Konstantinova N, Mongelard G, Gutierrez L, Hocq L, Lefebvre V, Pelloux J, Pitzschke A, Hauser M-T Jahr: 2016
PUBLIZIERTER Beitrag für wissenschaftliche Veranstaltung
Multiplex mutagenesis of four clustered CrRLK1L with CRISPR/Cas9 exposes their growth regulatory roles in response to metal ions
Autoren: Richter, J; Watson, JM; Stasnik, P; Borowska, M; Neuhold, J; Berger, M; Stolt-Bergner, P; Schoft, V; Hauser, MT Jahr: 2018
Originalbeitrag in Fachzeitschrift
Root hair abundance impacts cadmium accumulation in Arabidopsis thaliana shoots.
Autoren: Kohanová, J; Martinka, M; Vaculík, M; White, PJ; Hauser, MT; Lux, A; Jahr: 2018
Originalbeitrag in Fachzeitschrift
Multiplex mutagenesis of four clustered CrRLK1L with CRISPR/Cas9 exposes their growth regulatory roles in response to metal ions.
Autoren: Richter J, Watson JM, Stasnik P, Schoft V, Hauser M-T Jahr: 2018
PUBLIZIERTER Beitrag für wissenschaftliche Veranstaltung
The cell wall as platform for heavy metal sensing.
Autoren: Richter J, Hauser M-T Jahr: 2018
PUBLIZIERTER Beitrag für wissenschaftliche Veranstaltung
The Cell Wall as Platform for Heavy Metal Sensing
Autoren: Hauser M-T Jahr: 2018
PUBLIZIERTER Beitrag für wissenschaftliche Veranstaltung
The role of catharanthus roseus receptor like kinases in growth adaptation triggered by metal ions.
Autoren: Richter J, Aline Gaëlle Mongelard, Laurent Gutierrez, Peter Stasnik, Vera Schoft, Hauser M-T Jahr: 2018
PUBLIZIERTER Beitrag für wissenschaftliche Veranstaltung
Mitarbeiter*innen
Marie-Theres Hauser
Ao.Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr.nat.techn. Marie-Theres Hauser
marie-theres.hauser@boku.ac.at
Tel: +43 1 47654-94240
Projektleiter*in
01.11.2014 - 31.10.2019
BOKU Partner
Externe Partner
INRA- Laboratory of Cellbiology
Herman Höfte
Partner
Université de Picardie Jules Verne
JÉRÔME PELLOUX
Partner