Functions of protein kinases, Calcium-Dependent Protein Kinases (CDPKs) and BRI1-Associated Kinase 1 (BAK1), in wild tobacco (Nicotiana attenuata) immunity to herbivore and pathogen

Yang, Dahai GND

Die Rolle von Jasmonsäure (JA) und deren Konjugaten in pflanzlicher Resistenz gegen Insekten ist wohl bekannt. Es gibt jedoch kaum Erkenntnisse über die Regulation der JA Biosynthese nach Herbivorenbefall. Insektenfraß aktiviert die Freisetzung von Ca2+ Ionen im betroffenen Pflanzengewebe. Diese Ca2+ Signatur wird von Signalmolekülen wahrgenommen, die bestimmte Verteidigungsreaktionen kontrollieren. Eine wichtige Rolle in diesem Prozess spielen Ca2+ abhängige Proteinkinasen (CDPKs). Ob CDPKs eine Rolle in der herbivor-induzierten JA Biosythese spielen ist allerdings noch nicht bekannt. In dieser Arbeit wurde daher die Rolle von CDPKs und eines Co-Rezeptors (BAK) in der Herbivorinduzierten JA Biosynthese und der JA-abhängigen Verteidigungsreaktion in Nicotiana attenuata untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass N. attenuata NaCDPK4 und NaCDPK5 wichtige negative Regulatoren der Herbivor-induzierten JA und JA-Ile Biosynthese sind. Pflanzen mit genetisch verringerten Transkriptraten von NaCDPK4 und NaCDPK5 haben erhöhte Resistenz gegen Larven des Tabakschwärmers Manduca sexta. Diese erhöhte Resistenz ist abhängig von dem JA-Ile Rezeptor COI1. Die Ergebnisse zeigen zusätzlich dass NaCDPK4 und NaCDPK5 die Resistenz gegen pathogene Bakterien, Pseudomonas syringae Pst DC3000, erhöhen. Diese Reaktion ist unabhängig von der erhöhten Konzentrationen an Salizylsäure. Welche Interaktionspartner NaCDPK4 und NACDPK5 haben und welche Rolle diese in der Signaltransduktion nach Herbivorenbefall spielen ist Gegenstand zukünftiger Forschung. Unsere Ergebnisse zeigen weiterhin, dass NaBAK1 ein wichtiger Bestandteil der herbivor-induzierten Abwehr in N. attenuata ist. Pflanzen mit verringerten NaBAK1 Transkriptraten haben deutlich weniger JA, JA-Ile Level nach Herbivorenbefall und geringere Aktivität von Trypsin Protease Inhibitoren, wichtige Verteidigungsmetabolite für die Insektenabwehr. Wir können somit zeigen, dass NaCDPK4, NACDPK5 und NaBAK1 eine zentrale Rolle in der Signaltransduktion nach Herbivorenbefall in N. attenuata spielen. Diese Ergebnisse sind wichtig um die komplexe Aktivierung der induzierten Herbivorenabwehr in Pflanzen zu verstehen.

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Yang, Dahai: Functions of protein kinases, Calcium-Dependent Protein Kinases (CDPKs) and BRI1-Associated Kinase 1 (BAK1), in wild tobacco (Nicotiana attenuata) immunity to herbivore and pathogen. 2011.

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