Entspannen Sie sich! Pflanzen können mehrfachen Stress regulieren
Pflanzen stehen in Koevolution mit einer enormen Vielfalt an Feinden wie Mikroben und Insekten und müssen Hitze, Kälte, Staunässe und Dürre ertragen. Dies hat zu einer beeindruckenden Reihe von natürlichen Anpassungsmechanismen geführt, die Pflanzen ermöglichen, mit verschiedenen Formen von biotischem und abiotischem Stress umzugehen. Das Projekt SIGNSTRESSPATH (Networking by stress signalling pathways: identification of novel regulators of combinatorial stress tolerance) untersuchte molekulare Reaktione, die durch Dürre und den nekrotrophen Erreger Botrytis cinerea ausgelöst werden. Diese beiden Faktoren gehören zu den schwersten Belastungen und sind verantwortlich für erhebliche wirtschaftliche Verluste sowohl auf dem Feld als auch in der Verarbeitung nach der Ernte. Eine Reihe von Pflanzen von Arabidopsis Ökotyp Col-0 wurden mit dem Erreger B. cinerea behandelt und Trockenheit ausgesetzt, um die Wirkung von Trockenstress auf Krankheitsresistenz gegenüber dem Pilz zu bestimmen. Das Volltranskriptom-Profil des Modellorganismus, das durch die ausgewählten Einzel- und kombinierten abiotischen und biotischen Stressfaktoren ausgelöst wurde, wurde mithilfe von RNA-Sequenzierung (RNA-Seq) analysiert. Durch die Profilierung der Vollgenom-Expression wurde ein Modell des Genregulierungsnetzes der biotischen und abiotischen Signalinteraktion entwickelt. Diese brachte eine komplexe Transkriptionsneuprogrammierung und -neuverbindung und Prozesse des primären und sekundären Stoffwechsels sowie der Abwehr ans Licht, die von Einzel- und Mehrfachbelastungen beeinflusst wurden. Die Ergebnisse des Projekts machten die von den Pflanzen verwendeten natürlichen Mechanismen der Resistenz gegen mehrfachen Stress deutlich. Dies kann auch neue Möglichkeiten für die Neustrukturierung von Abwehrnetzwerken durch die Modulation von hormonregulierten Signalwege eröffnen und damit dazu beitragen, die Auswirkungen von Stress auf den Ernteertrag zu minimieren. SIGNSTRESSPATH liefert auch übertragbare Kenntnisse und Fähigkeiten für die Industrie und Agrarbiotechunternehmen: etwa regulatorische Gene von mehreren Stressreaktionen für die Verwendung in Marker-unterstützten Züchtungsprogrammen oder die Erzeugung von gentechnisch veränderten Pflanzen der zweiten Generation, die wenig oder keine chemischen Mittel erfordern, um Krankheiten zu kontrollieren.
Schlüsselbegriffe
Biotisch, abiotisch, Transkriptom, Signalwege, Botrytis cinerea, Dürre, Arabidopsis, RNA-Sequenzierung, regulatorisches Netzwerk, multifaktorieller Stress
