Einfluss von Saccharose und den Phytohormonen Ethylene und Jasmonsäure auf die Zellwandsynthese bei Arabidopsis thaliana
Abstract
Pflanzenzellen verfügen an der Außenseite ihrer Zellmembran über eine mehr oder weniger starre Zellwand, die dem osmotischen Druck des Zytoplasmas entgegen wirkt, die Zellform determiniert und stabilisiert, und ihren Inhalt vor Krankheitserregern (Pathogenen) schützt. Zellwände bestehen zu 90% aus Kohlenhydraten (Zellulose, Hemizellulosen und Pektin) und haben eine große Bedeutung als Rohstoffproduzenten wie z.B. Holz und Zellulose, dem in der Natur häufigsten nachwachsenden und abbaubaren Makromolekül. Zellulose besteht aus 1-4 ß-glykosidisch verbundenen Glucoseeinheiten, die je nach Zahl intermolekularen Wasserstoffbrückenbindungen regelmäßig strukturierte kristalline oder parakristalline Mikrofibrillen ausbilden. Die Zellulosebiosynthese findet in der Plasmamembran an Proteinkomplexen, sogenannten Rosetten, statt. In der Modellpflanze Arabidopsis thaliana gibt es 10 Zellulose-Synthasen (CESA1-10). Eine Reihe weiterer Proteine, wie z.B. die Zellulase KORRIGAN und eine Saccharose-Synthase (pSuSy) konnten ebenfalls an der Plasmamembran identifiziert werden. Besonders die plasmamembran-assoziierte pSuSy, die aus Saccharose die Bildung des UDP-Glucose-Donors der Zellulose-Synthasen katalysiert, könnte eine wichtige regulatorische Rolle bei der Assimilatspeicherung in Zellulose spielen. Eigene Vorarbeiten haben gezeigt, dass die Zellulosesynthese von Keimlingen durch Zugabe von Saccharose in das Wachstumsmedium um das 3-fache erhöht werden kann. Die Induktion der Zellulosesynthese durch Saccharose scheint aber in einigen Zellstreckungsmutanten weniger effizient zu sein. Interessanterweise zeigen die meisten der Zellstreckungsmutanten konditionale Phänotypen, die entweder durch Temperaturerhöhung oder durch Zugabe von Saccharose verstärkt werden kann. Für einige dieser Zellstreckungsmutanten ist eine ektopische Lignifizierungen sowie eine erhöhte Konzentrationen der Phytohormone Ethylene und Jasmonsäure beschrieben worden. Diese Hormonproduktion ist für biotische und abiotische Stresssituationen, wie bei Verwundungen und Pathogenbefall, charakteristisch, kann aber auch durch Zellulosebiosyntheseinhibitoren induziert werden. Diese Ergebnisse weisen auf eine bisher unbekannte Bedeutung der Zellwand bei der Signalübertragung von Stresssituationen. Im Rahmen des Projektes soll der Einfluß von Saccharose auf die Zellulose/Zellwandbiosynthese an ausgewählten Zellstreckungsmutanten und einer Reihe von Ökotypen analysiert werden. Das Ziel ist es, Gene und Loci zu identifizieren, die in der saccharoseabhängigen Zellulosebiosynthese-steigerung eine Rolle spielen. Im zweiten Fragenkomplex soll die Abhängigkeit der Zellulosebiosynthese und der ektopischen Lignifizierung von den Stresshormonen Ethylene und Jasmonsäure untersucht werden. Wirken diese antagonistisch oder aktivierend auf die Zellulosebiosynthese?
Publikationen
POM2 impairs arrangement of the cytoskeleton and cell all deposition.
Autoren: Bringmann M, Persson S, Li E, Hauser M-T Jahr: 2009
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
01.12.2003 - 31.08.2005