5 Zusammenfassung

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Diese Arbeit ist Bestandteil eines Projekts zur Untersuchung von Signaltransduktionprozessen
bei der Aktivierung pflanzlicher Pathogenabwehrgene. Die Erkennung von Pathogenen und die
Auslösung von Abwehrreaktionen wird durch das Zusammenspiel verschiedener, pflanzlicher
Signalstoffe moduliert. Die Jasmonsäure und ihre Derivate, die Jasmonate, sind Bestandteil
pflanzlicher Signaltransduktionsprozesse. Im pflanzlichen Modellorganismus Arabidopsis
thaliana sind sie an der Ausprägung der männlichen Fertilität beteiligt. Weiterhin werden
Jasmonate infolge einer Verwundung der Pflanze oder dem Befall mit Pathogenen gebildet.
Ihre Funktion besteht in der Regulation der Reizantwort durch die Aktivierung spezifischer
Gene. Im Vorfeld dieser Arbeit wurde die cDNA des Jasmonat-regulierten Gens Atjrg21 isoliert.
Es sollte als Marker und Werkzeug für molekulare Studien Jasmonat-regulierter Signaltransduktionsprozesse dienen.
Die Funktion des Atjrg21 ist bisher nicht bekannt, jedoch zeigen Northern-Analysen, dass das
Atjrg21 in die Genaktivierung bei der Pathogenabwehr eingebunden ist. Nach einer
Verwundung der Pflanze oder der Infektion mit dem Pflanzenpathogen Fusarium oxysporum
sind große Menge an Atjrg21-Transkript nachweisbar. Die gleiche Reaktion lässt sich durch die
Applikation von Methyljasmonat induzieren. Neben Jasmonaten ist das Phytohormon Ethylen
essentieller Bestandteil Jasmonat-vermittelter Abwehrreaktionen. In Northern-Analysen kann
man durch die kombinierte Applikation der Ethylenbiosynthesevorstufe ACC mit
Methyljasmonat die Transkriptakkumulation des Atjrg21 verstärken. Gleiche Effekte erzielt man
bei gleichzeitiger Applikation von Methyljasmonat und Kinetin, einem Cytokinin. Da bekannt ist,
dass Cytokinine die Bildung von Ethylen stimulieren, ist dieser Effekt wahrscheinlich auf
Ethylen zurückzuführen. Diese Vermutung wird dadurch bekräftigt, dass weder ACC noch
Kinetin allein zu einer Akkumulation von Atjrg21-mRNA führen. Diese Resultate deuten darauf
hin, dass das Atjrg21 analog zu anderen Jasmonat-regulierten Abwehrgenen über einen
Jasmonat/Ethylen-abhängigen Signalweg reguliert wird.
Genomische Sequenzen des Atjrg21-Gens wurden zur Steuerung von Reportergenen genutzt.
Hierbei zeigte sich, dass Intronbereiche essentiell für die Aktivierung des Atjrg21 durch
Jasmonat und andere Stressoren sind. Als Regulationselemente wurden durch Mutageneseexperimente zwei G-Boxen (CACGTG) im zweiten Intron identifiziert. G-Boxen sind als
Regulationselemente und Bindungsorte von Transkriptionsfaktoren in einer Vielzahl von
pflanzlichen Promotoren beschrieben. Die Funktionalität Intron-lokalisierter G-Boxen wurde
hiermit erstmalig beschrieben. Mit der Verlagerung beider G-Boxen vor einen Minimalpromotor
lässt sich keine Regulierbarkeit durch Jasmonat erzielen. Entsprechend ist zu vermuten, dass
weitere Regulationselemente und/oder die Position der G-Boxen für eine Jasmonat-vermittelte
Regulation des Atjrg21 wichtig sind.
Pflanzen mit Jasmonat-responsiven Reportergenen wurden weiterhin genutzt, um Mutanten mit
veränderter Reportergenexpression nach der Applikation von Methyljasmonat aufzufinden. In
einem konditional letalen Screen konnten potenziell Jasmonat-insensitive Mutanten isoliert
werden. Bei Northern-Analysen wurde in einer Vielzahl dieser Mutanten eine verminderte
Akkumulation der Atjrg21-mRNA nach Applikation von Methyljasmonat beobachtet. Diese
potenziell Jasmonat-insensitiven Mutanten sollen nun zur Bestätigung ihrer JasmonatInsensitivität und zur Einordnung in bestehende Modelle Jasmonat-regulierter Signalwege auf
die Expression anderer Markergene und ihrem Verhalten gegenüber Pathogenen in den
Folgegenerationen getestet werden. Ferner ist es das Ziel, den Ort der Mutation zu kartieren,
um somit regulatorische Komponenten von Jasmonat-Signaltransduktionsprozessen zu
identifizieren.
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