Geraniol trägt zum blumigen Duft von Tee (Camellia sinensis) bei und kommt in Teepflanzen reichlich vor, seine Biosynthese und Rolle bei Stressreaktionen sind jedoch noch unklar.
Obwohl die Forschung einige Abwehrmechanismen gegen Krankheitserreger in Teepflanzen identifiziert hat, einschließlich der Freisetzung flüchtiger Verbindungen wie Geraniol, sind die spezifischen Enzyme für die Geraniolsynthese und ihre physiologischen Funktionen noch nicht vollständig geklärt. Darüber hinaus ist die potenzielle regulatorische Rolle des alternativen Spleißens bei der Geraniolbildung und der Stressreaktion ein unerforschtes Gebiet, was auf eine erhebliche Lücke in der aktuellen Teepflanzenforschung hinweist.
Im September 2023, Gartenbauforschung veröffentlichte Forschungsarbeit mit dem Titel „Eine Geraniol-Synthase reguliert die Pflanzenabwehr durch alternatives Spleißen in Teepflanzen.“
In dieser Studie fanden die Forscher heraus, dass Terpen-Synthase voller Länge (CsTPS1) und ihre alternative Spleiß-Isoform (CsTPS1-AS) Proteine kodieren, die die Bildung von Geraniol in vitro unter Verwendung von GPP als Substrat katalysieren, während die Expression von CsTPS1-AS dies war signifikanter Anstieg bei Infektion durch C. gloeosporioides und Neopestalotiopsis sp.
Mithilfe von Genexpressionsanalysen und Geraniol-Akkumulationsdaten aus dem Tea Plant Information Archive identifizierte das Team CsTPS1 unter acht Kandidaten als Schlüsselakteur bei der Geraniol-Biosynthese, was durch Genexpressionsstudien in mit Krankheitserregern infizierten Pflanzen bestätigt wurde. Der Geraniolgehalt und die Krankheitsresistenz von Teebäumen wurden bei der Stummschaltung von CsTPS1 und CsTPS1-AS verglichen.
Eine Herunterregulierung der CsTPS1-AS-Expression verringerte die Geraniol-Anreicherung und zum Schweigen gebrachte Teebäume waren im Vergleich zu Kontrollpflanzen anfälliger für eine Infektion mit Krankheitserregern. Es gab jedoch keine signifikanten Unterschiede im Geraniolgehalt und der Pathogenresistenz zwischen CsTPS1-stillgelegten Pflanzen und Kontrollpflanzen in Teebäumen, die mit beiden Pathogenen infiziert waren.
Weitere Analysen zeigten, dass die Stummschaltung von CsTPS1-AS zu einer verringerten Expression der mit der Teebaumabwehr verbundenen Gene PR1 und PR2 sowie der mit dem SA-Signalweg verbundenen Gene führte, was die Anfälligkeit von Teebäumen für Infektionen mit Krankheitserregern erhöhte. Darüber hinaus zeigte Geraniol in vitro eine dosisabhängige antimykotische Aktivität, und die deutliche subzelluläre Lokalisierung von CsTPS1 und CsTPS1-AS lässt auf unterschiedliche funktionelle Rollen schließen.
Sowohl In-vitro- als auch In-vivo-Befunde deuteten darauf hin, dass CsTPS1 durch alternatives Spleißen an der Regulierung der Geraniolbildung und der Pflanzenabwehr in Teebäumen beteiligt war.
Insgesamt beleuchtet diese Studie die entscheidende Funktion von CsTPS1-AS bei der Vermittlung der Geraniol-Biosynthese und der Krankheitserregerresistenz und bietet neue Einblicke in die komplexen Abwehrstrategien von Teepflanzen und die Rolle von AS bei Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und Krankheitserregern.
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Hao Jiang et al., Eine Geraniol-Synthase reguliert die Pflanzenabwehr durch alternatives Spleißen in Teepflanzen. Gartenbauforschung (2023). DOI: 10.1093/hr/uhad184