Phyto-hormonal regulation of local and systemic defense and photosynthetic-responses to herbivore perception in Nicotiana attenuata

Meza Canales, Ivan David GND

Evolution led to the development of mechanisms for the recognition of herbivores in plants (the doors of perception). These mechanisms by themselves induce changes in plants that allows them to respond adequately to the threat by the herbivore. These changes not only include mechanisms of defense, but also changes in the primary metabolism and physiology of plants. The metabolic and physiological changes are the result of the regulation by various signals, in which hormones play an important role. In this work, I described the regulation of metabolic and physiological changes by the phytohormones clases cytokinins (CK) and jasmonates (Jas) after perception of herbivore elicitors of Manduca sexta oral secretions (OS) in Nicotiana attenuata plants. I show for the first time the regulation of endogenous CK in treated (local) leaves and systemic tissues after wounding and perception of herbivore elicitors (OS-elicitation) in N. attenuata and Arabidopsis. These changes in CK moieties were accompanied by changes in the expression of signaling and biosynthetic genes, but where only affected partially by jasmonates biosynthesis and signaling. Conversely, I found that CK induce changes in the accumulation of jasmonic acid (JA), but not in JA-isoleucine (JA-Ile) after OS-elicitation in local leaves. I argue that the change in the levels of JA induced by CK signaling is due to a shift in the biosynthetic pathway of JAs towards the synthesis of terpene-volatiles, also modified by CK signaling. I also found that CK signaling through CK receptors (NaCHK2 and NaCHK3) positively affected the accumulation defense metabolites and protease inhibitors activity induced by herbivore elicitation. But it remains to be answered if the CK induced changes in defenses is a direct effect of CK signaling or induced by the observed changes in JAs. ...

Evolution führte zur Entwicklung Mechanismen für die Anerkennung von Pflanzenfressern in Pflanzen (die Türen der Wahrnehmung). Diese Mechanismen selbst induzieren Veränderungen in Pflanzen, so dass Pflanzen angemessen auf die Bedrohung durch die Pflanzenfresser reagieren können. Diese Änderungen umfassen nicht nur Mechanismen der Verteidigung, sondern auch Veränderungen in der primären Stoffwechsel und Physiologie der Pflanzen. Die metabolischen und physiologischen Veränderungen sind das Ergebnis der Regelung durch verschiedene Signale, in denen Hormone eine wichtige Rolle spielen. In dieser Arbeit habe ich beschrieben, die Regulation der metabolischen und physiologischen Veränderungen durch die Phytohormone clases Cytokinine (CK) und Jasmonaten (JAs) ausgelöst durch die Wahrnehmung der Pflanzenfresser von Manduca sexta Mundsekreten (OS) in Nicotiana attenuata Pflanzen. Ich zeige zum ersten Mal die Regulation der endogenen CK in behandelten (lokal) Blätter und systemische Gewebe nach der Verwundung und Wahrnehmung von Herbivoren Elicitoren (OS-elicitation) in N. attenuata und Arabidopsis. Diese Veränderungen in CK-Einheiten wurden durch Veränderungen in der Expression von Signalisierungs- und biosynthetische Gene begleitet, wo wurden nur teilweise durch Jasmonate Biosynthese und Signalisierung betroffen. Umgekehrt, fand ich, dass CK induziert Veränderungen in der Anhäufung von Jasmonsäure (JA), aber nicht in JA-Isoleucin (JA-Ile) nach dem OS-elicitation in lokalen Blättern. Ich behaupte, dass die Änderung in der Höhe von JA durch CK-Signalisierung induziert, ist zu einer Verschiebung in dem Biosyntheseweg von JAs zur Synthese von Terpen flüchtigen Stoffe zurückzuführen ist, auch durch CK-Signalisierung geändert. Ich fand auch, dass CK Signalisierung durch CK-Rezeptoren (NaCHK2 und NaCHK3) auf die Akkumulation Verteidigung Metaboliten und Protease-Inhibitoren Aktivität durch die Wahrnehmung von Pflanzenfresser positiv betroffen. Aber es bleibt zu beantworten, wenn die CK induzierten Veränderungen in Verteidigung ist eine direkte Auswirkung der CK-Signalisierung oder induziert durch die beobachteten Veränderungen in JAs. ...

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Meza Canales, Ivan: Phyto-hormonal regulation of local and systemic defense and photosynthetic-responses to herbivore perception in Nicotiana attenuata. Jena 2018.

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