Pflanzen, die einem lokalen Stress oder Angriff ausgesetzt sind, können Anpassungs- und Abwehrreaktionen in nicht betroffenen Pflanzenteilen auslösen, wodurch die gesamte Pflanze auf das vorhersehbare Problem vorbereitet wird. Ein Signalleitungs-System, das diese Informationen schnell in der Pflanze verbreitet, beinhaltet Kalzium (Ca2+), reaktive Sauerstoff-Spezies (ROS), und elektrische Potentialwellen. Obwohl sich abzeichnet, dass diese schnelle "chemo-elektrische systemische Signalleitung" (CHESS) eine zentrale Bedeutung in der Integration von Reaktionen auf Ganzpflanzenebene spielt, ist ihre mechanistische Grundlage wenig verstanden. Das übergreifende Ziel dieses Paketantrags ist es daher, allgemeine und Stimulus-spezifische Mechanismen der schnellen systemischen Signalleitung aufzudecken. In diesem Rahmen fokusiert dieses Projekt auf (1) die Charakterisierung von Kälte-induzierten systemischen Ca2+ Signalen und die Identifizierung von Genen, die an ihrer Generierung beteiligt sind, (2) die Ermittlung systemischer Ca2+-Signaturen, die Stimulus-spezifische Informationen beinhalten können, und (3) die Aufklärung, wie der vakuoläre Two Pore Channel 1, ein Hauptakteur der systemischen Ca2+-abhängigen Signalleitung, in dieses Signalnetzwerk eingebunden ist. Es wird eine Kombination von vorwärts- und revers-gerichteten genetischen Ansätzen eingesetzt, um Komponenten zu identifizieren und charakterisieren, die an der Generierung, Übermittlung, und Entschlüsselung von schnellen chemo-elektrischen Signalen beteiligt sind. Durch die enge Interaktion von Arbeitsgruppen, die auf elektrische, ROS-vermittelte, und Ca2+-abhängige Signalprozesse sowie auf nachgelagerte Antworten fokussieren, wird ein konzeptionelles Verständnis schneller Signalleitungsprozesse in Pflanzen ermöglicht. Darüber hinaus wird in diesem Projekt die Übersetzung dieses Wissens in die Verbesserung von Getreidearten initiiert.
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