2015_10 Jasmonate und die Grammatik der Dürre

Jasmonate sind eine Art "Adrenalin der Pflanze". Wie kann ein so allgemeines Signal unterschiedliche Reaktionen auslösen?

Worum geht es?

Jasmonsäure und seine Varianten sind eine Art "Adrenalin der Pflanze" und werden bei allen möglichen Stress-Situationen gebildet. Unterschiedliche Stress-Situationen erfordern aber unterschiedliche Anpassungen. Wie kann ein so allgemeines Signal zu so unterschiedlichen Reaktionen führen? Ein Blick auf das menschliche Adrenalin zeigt: das geht durch Kombination mit anderen Signalen. Adrenalin führt zunächst nur einmal zu einer generellen Erregung - ob wir diese als unangenehmen Stress empfinden oder als angenehme Anregung hat damit zu tun, welche anderen Signale wir gleichzeitig mit dem Adrenalin wahrnehmen. Dieses "Zweistufen-Modell der Stress-Wahrnehmung" ist inzwischen durch zahlreiche psychologische Experimente belegt worden. Ähnlich interpretiert eine Pflanze das Jasmonsäure-Signal unterschiedlich, je nachdem, welche anderen Signale damit kombiniert werden. Es gibt gleichsam eine "Grammatik von Pflanzenstress". Gemeinsam mit unseren Kooperationspartnern vom International Rice Research Institute (IRRI) auf den Philippinen versuchen wir, diese Grammatik zu entschlüsseln und zwar für Reis als wichtigste Nahrungspflanze auf diesem Planeten.

In dieser Arbeit betrachten wir dabei verschiedene Formen von Trockenstress. Dieser entsteht nicht nur durch Dürre, sondern häufig auch durch Versalzung des Bodens oder, in einer extremen Variante, als Alkali-Ablagerung. Die Pflanze reagiert auf diese verschiedenen Stress-Formen sehr unterschiedlich, aber jeweils angemessen. Wir analysieren, mithilfe welcher Signale sie diese Formen von Trockenstress unterscheiden kann und wie dies dann zu unterschiedlichen Anpassungsreaktionen führt. Wir entwerfen ein Erklärungsmodell, bei dem das zeitliche Muster, in dem das Stress-Signal Jasmonat entsteht und wieder vergeht, durch andere Signale verändert wird. Dieses Erklärungsmodell führt zu bestimmten Vorhersagen, die wir derzeit in weiteren Arbeiten experimentell überprüfen.

Wenn wir die "Grammatik der Dürre" entschlüsselt haben, können wir über molekulare Züchtung versuchen, die zeitlichen Muster so einzustellen, dass die Pflanzen besser mit Stress zurechtkommen.

Veröffentlichung

[40] Riemann M, Dhakarey R, Hazman M, Miro B, Kohli A, Nick P (2015) Exploring jasmonates in the hormonal network of drought and salinity responses, Frontiers Plant Sci 6, doi: 10.3389/fpls.2015.01077 - pdf