Institut de Biologie Moléculaire des Plantes (IBMP-CNRS)
Universität Straßburg
Wissenschaftliches Portrait
Unsere Forschung
Pflanzen sind hervorragende organische Chemiker und produzieren ein äußerst vielfältiges Repertoire an natürlichen Metaboliten, die im Laufe einer langen Evolution entstanden sind. Diese reichhaltige chemische Ausstattung liefert die Bausteine, die die unglaubliche Variabilität der Pflanzenformen bei der Besiedlung von Lebensräumen, bis hin zu den extremsten, ermöglicht haben. Das Hauptziel unseres Teams (E. Gaquerel,
https://www.ibmp.cnrs.fr/) ist es, die biochemischen Grundlagen aufzuklären und die Evolutionsgeschichte der Stoffwechselwege nachzuvollziehen, die zu den grundlegenden Entwicklungsprozessen und vor allem zur Anpassung der Pflanzen an ihre biotische und abiotische Umwelt beitragen.
Im Einzelnen identifiziert und charakterisiert unser Team Schlüsselgene des pflanzlichen Stoffwechsels und zielt darauf ab, die molekularen Grundlagen und die Evolutionsgeschichte der Stoffwechselwege zu verstehen, die der Synthese von Strukturbiopolymeren (phenolische und auf Fettsäuren basierende Biopolymere). spezialisierten Metaboliten von wirtschaftlichem oder ökologischem Interesse Hormonen aus der Klasse der Jasmonate zugrundeliegen.
Unser Beitrag für Kliwiresse
Wir haben den Jasmonat-Hormonweg seit vielen Jahren untersucht und bei verschiedenen Arten nachgewiesen, dass er für die Toleranz gegenüber verschiedenen Stressfaktoren wie mikrobiellen Angriffen oder extremen Umweltbedingungen eine wichtige Rolle spielt. Wir haben auch festgestellt, dass subtile enzymatische Veränderungen des Hormons das Ausmaß der induzierten Resistenz verändern können. Eine bestimmte Hormonsignatur ermöglicht es uns daher, die Signalaktivität vorherzusagen. Damit können wir auch die Adressaten dieser Signale finden, die für die Pflanze entweder günstige Bedingungen oder eine Stress-Situation bedeuten. Im Rahmen von KliwiResse wenden wir diesen Ansatz auf Weinreben an und führen eine metabolische Charakterisierung zahlreicher von den Partnern JKI und KIT zur Verfügung gestellter Sorten (Wild- und Kulturreben) durch.
Diese Sorten unterscheiden sich in ihrer Toleranz gegenüber Trockenheit und Hitze. Die Analyse erfolgt durch Flüssig- oder Gaschromatographie, gekoppelt mit Massenspektrometrie, und die Ergebnisse werden mit einer Reihe von speziellen bioinformatischen Werkzeugen ausgewertet. Dieser Ansatz wird es uns ermöglichen, einerseits Hormonprofile (insbesondere Jasmonate) zu erstellen, die mit einem bestimmten Verhalten als Reaktion auf Stress verbunden sind, und andererseits metabolische Marker zu identifizieren, die für Toleranz oder Sensibilität charakteristisch sind. Diese neuen Erkenntnisse sollten die Vorhersage der Stressresistenz in neuen Sorten erleichtern.
Aktuelle Veröffentlichungen mit Bezug zum Projekt
Ndecky S, Nguyen TH, Eiche E, Cognat V, Pflieger D, Pawar N, Betting F, Saha S, Champion A, Riemann M, Heitz T. (2023) Jasmonate signaling controls negative and positive effectors of salt stress tolerance in rice. J Exp Bot. doi: 10.1093/jxb/erad086.
Marquis, V., Smirnova, E., Graindorge, S., Delcros, P., Villette, C., Zumsteg, J., Heintz, D. and Heitz, T. (2022). Broad-spectrum stress tolerance conferred by suppressing jasmonate signaling attenuation in Arabidopsis JASMONIC ACID OXIDASE (JAO) mutants. The Plant Journal. 109:856-872. doi:10.1111/tpj.15598.
Marquis V, Smirnova E, Poirier L, Zumsteg J, Schweizer F, Reymond P and Heitz T. (2020) Stress- and pathway-specific impacts of impaired jasmonoyl-isoleucine (JA-Ile) catabolism on defense signalling and biotic stress resistance. Plant Cell Environ 43, 1558-1570. doi: 10.1111/pce.13753.
Heitz T., Smirnova E., Marquis V., and Poirier L. (2019) Metabolic Control within the Jasmonate Biochemical Pathway. Plant Cell Physiol. 60, 2621-2628. doi:10.1093/pcp/pcz172.
Hazman M., Sühnel M., Schäfer S., Zumsteg J., Lesot., Beltran F., Marquis V., Herrgott L., Miesch L., Riemann M. and Heitz T. (2019) Characterization of Jasmonoyl-Isoleucine (JA-Ile) Hormonal Catabolic Pathways in Rice upon Wounding and Salt Stress. Rice (N Y) 12, doi: 10.1186/s12284-019-0303-0.
Team
Thierry Heitz ist für die allgemeine Koordination des IBMP-Partners zuständig. Hugues Renault wird seine Expertise in der Stoffwechselanalyse, insbesondere in der GC-MS, einbringen. Claire Villette ist für das Instrument zur hochauflösenden Stoffwechselanalyse verantwortlich. Ludivine Malherbe wird logistische und technische Unterstützung leisten. Dennisse Beltran wird für die Vorbereitung der Metabolitextrakte, ihre LC-MS-Analyse und die Datenverarbeitung zuständig sein.
