Trade-offs of induced herbivore defense in Nicotiana attenuata : the role of early signaling and defense metabolite biosynthesis

Ullmann-Zeunert, Lynn GND

In dieser Arbeit wurden die Kosten der frühen Verteidigungssignalkette, die oberhalb der Jasmonsäure (JA) entstehen, für die pflanzliche Fitness, untersucht. Darüber hinaus wurden die Nachteile der Biosynthese Stickstoff (N)-haltiger Verteidigungsmetabolite für das Wachstum durch die Nutzung einer gemeinsamen N-Währung untersucht: Transgene Nicotiana attenuata Pflanzen mit reduzierter Expression der Wound-induced protein kinase (WIPK) oder Salicylsäure-induced protein kinase (SIPK) hatten niedrigere JA-Level, von denen ein positiver Fitnesseffekt unter kompetitiven Wachstumsbedingungen im Vergleich zum Wildtyp (WT) erwartet wurde, was aber nur für WIPK Pflanzen beobachtet wurde. Experimente zeigten, dass die konstitutiv höheren Salicylsäure (SA)-Level der SIPK Pflanzen für ihre Wachstums- und Fitness-Defizite im Vergleich zum WT verantwortlich waren, was zu dem Schluss führte, dass höhere SA-Level die durch niedrige JA-Level entstehenden Fitnessvorteile nach Pflanzenfraß überdecken können. Um die Nachteile der induzierten Verteidigung, die mit der Synthese N-intensiver Verteidigungsmetabolite verbunden sind, in einer gemeinsamen N-Währung zu untersuchen, wurde eine neue LC-MSE basierte Methode für die gleichzeitige 15N-Einbauratebestimmung in Proteine und ihre absolute Quantifizierung entwickelt. Die N-Verteilung wurde in WT und in transgenen Linien, von denen eine im JA-Signalweg beeinträchtigt war und die andere eine verringerte Phenolamid (PA)-synthese hatte, untersucht. Die Daten deuten darauf hin, dass die PA-Synthese eine Rolle bei der Regulierung der N-Investitionen in TSP und Ribulose-1 ,5-bisphosphatecarboxylase/Oxygenase (RuBisCO) und ihrer Poolgrößen spielt, weil N-Investitionen in TSP und RuBisCO mit zunehmender PA Akkumulation zunahmen. Die 15N-Einbauraten zeigten, dass N welches für die PA-Synthese verwendet wurde nicht aus dem mutmaßlichen N-Speicherprotein, RuBisCO, kam, sondern von kürzlich assimiliertem N.

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Ullmann-Zeunert, Lynn: Trade-offs of induced herbivore defense in Nicotiana attenuata. the role of early signaling and defense metabolite biosynthesis. 2013.

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