Mechanisms of jasmonate-induced activation of defense responses in Nicotiana attenuata

Halitschke, Rayko

Die Zielsetzung dieser Arbeit war die Identifizierung und Charakterisierung der chemischen Signalstoffe im Regurgitat der Raupen des Tabakschwärmers Manduca sexta und der endogenen Signalkaskaden der wilden Tabakpflanze Nicotiana attenuata, die die herbivoren-spezifische Abwehrreaktionen in N. attenuata induzieren. Manuskript I und II beschreiben die Isolierung und Charakterisierung von Fettsäure-Aminosäure-Konjugaten als Elicitoren in den oralen Sekreten von M. sexta Raupen. Diese aktiven Substanzen sind für die Erkennung des Frassbefalls in der wilden Tabakpflanze N. attenuata verantwortlich, amplifizieren die endogene, durch Verwundung induzierte, Jasmonsäurebiosynthese und Herbivoren-spezifische direkte und indirekte Abwehrmechanismen. Durch antisense Transformation wurde die Expression von Genen der durch Raupenfrass oder Behandlung mit Elicitoren in der Pflanze aktivierten Biosynthese von Jasmonsäure und verwandten Signalstoffen manipuliert (Manuscript III) und die Auswirkungen der verminderten Induzierbarkeit auf die Resistenz von N. attenuata in Labor- (Manuskript IV und V) und Freilandversuchen (Manuskript VI) untersucht. Die Laborversuche zeigten eine verminderte Induktion von indirekten (Duftstoffemission) und direkten (Proteinase Inhibitor Aktivität, Nikotin Produktion) Abwehrreaktionen und eine damit verbundende reduzierte Resistenz gegen Raupenfrass durch M. sexta in den transformierten Pflanzen mit verringerter Jasmonsäurebiosynthese. In Freilandversuchen im natürlichen Habitat von N. attenuata wurden die transformierten Pflanzen, zusätzlich zur verminderten Resistenz gegen M. sexta Frass, von zwei oportunistischen Herbivoren (Diabrotica undecimpunctata und Empoasca spec.), die nicht auf Wildtyp N. attenuata Pflanzen beobachtet wurden, attackiert.

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Halitschke, Rayko: Mechanisms of jasmonate-induced activation of defense responses in Nicotiana attenuata. 2004.

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