Forschungsbericht 1997-98 | |
Institut für Biochemie und Biotechnologie der Pflanzen
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Forschungsschwerpunkte 1997 - 1998
Fachbereich 18 - Biologie Institut für Biochemie und Biotechnologie der Pflanzen Arbeitsbereich Prof. B. M. Moerschbacher | ||||
Das LIGNIN Projekt
Je nach Ausgang der Interaktionen von Chitin/Chitosan mit Chitinasen/Chitosanasen und von
Pektin/Pektat mit Pektinlyasen/Pektatlyasen und demnach der Bildung von Elicitoren und
endogenen Suppressoren kommt es schließlich in resistenten Wirtspflanzen zur
Auslösung einer induzierten Resistenzreaktion, die in anfälligen Sorten unterbleibt.
Dabei handelt es sich häufig um eine sogenannte hypersensitive
Reaktion (HR). Pilzbefallene Pflanzenzellen begehen dabei praktisch Selbstmord,
verhindern so das weitere Vordringen des Pathogens und schützen damit die Pflanze
wirkungsvoll vor Pathogenbefall und Krankheit. Die HR ist damit wohl der Prototyp eines
programmierten Zelltods in Pflanzen. Hypersensitive Zellen zeichnen sich durch eine
auffallende gelbe Autofluoreszenz im UV-Licht aus, die auf die zelluläre Einlagerung von
Lignin zurückzuführen ist. Mittels spezifischer
Ligninbiosynthese-Inhibitoren konnten wir einen kausalen Zusammenhang zwischen
Lignifizierung und Resistenz nachweisen, so daß wir die Bildung eines
intrazellulären Ligninpolymers als Mechanismus des hypersensitiven Zelltods
vorgeschlagen haben. Im Gegensatz zum typischen Lignin der sekundären
Zellwände pflanzlicher Leitgewebe, das aus zwei bis drei verschiedenen Monolignolen
zusammengesetzt ist, besteht das HR-Lignin fast ausschließlich aus
Syringyleinheiten. Demzufolge sollte dem Enzym Ferulat-5-Hydoxylase, dem
Nadelöhr der Sinapinsäuresynthese und damit der Bildung des
Syringyl-Monolignols, eine Schlüsselstellung in der induzierten Resistenzreaktion
zukommen. Darüberhinaus haben wir als alternative Regulationsstellen die
Substratspezifitäten der Isoenzyme der abschließenden enzymatischen Schritte der
Monolignol-Polymerisation, Cinnamylalkohol-Dehydrogenase und Peroxidase,
in unsere Untersuchungen mit einbezogen. Zur Zeit sind wir fasziniert von der Vorstellung,
daß eine sehr schnelle Produktion von Wasserstoffperoxid in einem sogennanten
oxidative burst zur blitzschnellen Polymerisation der zuvor gebildeten Monolignole und
damit zum augenblicklichen Kollaps und Tod der hypersensitiv reagierenden Zelle führen
könnte.
Drittmittelgeber:
Beteiligte Wissenschaftler:
Veröffentlichungen: |
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Hans-Joachim Peter