Eine aktuelle Studie deckt die komplexen molekularen Mechanismen auf, die die Blattalterung bei Apfelpflanzen regulieren. Dabei liegt der Schwerpunkt auf der entscheidenden Rolle des E3-Ligase-Enzyms MdPUB23 und seiner Interaktion mit dem Protein ABI5. Diese Forschung liefert wertvolle Erkenntnisse darüber, wie Pflanzen Stressreaktionen bewältigen und ihr Wachstum aufrechterhalten, und bietet potenzielle Anwendungsmöglichkeiten zur Verbesserung des Ernteertrags und der Stressresistenz.
Die Blattalterung ist eine wichtige Phase im Lebenszyklus von Pflanzen und beeinflusst deren allgemeine Pflanzengesundheit und Ertrag. Abscisinsäure (ABA) ist ein Pflanzenhormon, das die Blattalterung als Reaktion auf Umweltstress beschleunigt. Die genauen Regulationsmechanismen der durch ABA ausgelösten Blattalterung sind jedoch noch nicht vollständig verstanden. Aufgrund dieser Herausforderungen besteht Bedarf an eingehender Forschung, um die beteiligten molekularen Wege zu erforschen.
Forscher der Shandong Agricultural University und der Yantai Academy of Agricultural Sciences führten eine Studie veröffentlicht am 30. Januar 2024 in Gartenbauforschungdie die Rolle von MdPUB23, einer E3-Ubiquitinligase, bei der durch ABA induzierten Blattalterung bei Apfelpflanzen untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass MdPUB23 mit dem Protein ABI5 interagiert, dessen Abbau fördert und dadurch den Alterungsprozess verzögert.
Die Studie untersuchte die Interaktion zwischen MdPUB23 und ABI5, einem wichtigen regulatorischen Protein im ABA-Signalweg. Durch Experimente, darunter Hefe-Zwei-Hybrid-Assays, Pull-Down-Assays und bimolekulare Fluoreszenzkomplementierung, zeigten die Forscher, dass MdPUB23 physisch mit ABI5 interagiert.
Weitere Analysen zeigten, dass MdPUB23 den ubiquitinabhängigen Abbau von ABI5 erleichtert, was für die Verzögerung der durch ABA ausgelösten Blattalterung entscheidend ist. Darüber hinaus beobachteten sie, dass die Expression von MdPUB23 während der Blattalterung und unter ABA-Behandlung abnimmt, was auf einen Rückkopplungsregulierungsmechanismus hindeutet. Diese Einblicke in die MdPUB23-ABI5-Interaktion liefern ein neues Verständnis der molekularen Kontrolle der Blattalterung.
Dr. Jian-Ping An, ein Forscher auf dem Gebiet der Molekularbiologie von Pflanzen, erklärte: „Diese Entdeckung unterstreicht die komplexen Regulationsmechanismen, die Pflanzen einsetzen, um Wachstum und Stressreaktionen auszugleichen. Wenn wir verstehen, wie MdPUB23 die ABI5-Stabilität moduliert, können wir Strategien entwickeln, um die Widerstandsfähigkeit und Produktivität von Nutzpflanzen zu verbessern.“
Die Ergebnisse dieser Studie haben erhebliche Auswirkungen auf die landwirtschaftliche Praxis. Durch Manipulation der Expression von MdPUB23 könnte es möglich sein, die Lebensdauer von Blättern zu verlängern und so die photosynthetische Effizienz und den Ernteertrag zu verbessern. Darüber hinaus eröffnet diese Forschung neue Möglichkeiten für die Entwicklung stressresistenter Pflanzensorten und trägt so zu einer nachhaltigen Landwirtschaft und Ernährungssicherheit angesichts sich ändernder Klimabedingungen bei.
Mehr Informationen:
Fei Yang et al, Apple E3 Ligase MdPUB23 vermittelt den ubiquitinabhängigen Abbau von MdABI5, um die durch ABA ausgelöste Blattalterung zu verzögern, Gartenbauforschung (2024). DOI: 10.1093/hr/uhae029