eskimo1-Mutanten von Arabidopsis sind konstitutionell frosttolerant

Gemäßigte Pflanzen entwickeln eine größere Fähigkeit, Frost zu widerstehen, als Reaktion auf eine Periode niedriger, aber nicht gefrierender Temperaturen durch einen komplexen, adaptiven Prozess der Kälteakklimatisierung. Sehr wenig ist über die Signalisierungsprozesse bekannt, durch die Pflanzen den Kältestimulus wahrnehmen und ihn in den Zellkern transduzieren, um Gene zu aktivieren, die für eine erhöhte Frosttoleranz erforderlich sind. Um die Signalisierungsprozesse zu verstehen, haben wir Mutanten von Arabidopsis isoliert, die ohne Kälteakklimatisierung konstitutionell frosttolerant sind. Die Frosttoleranz des Wildtyps von Arabidopsis wurde durch Kälteakklimatisierung von -5,5 °C auf -12,6 °C erhöht, während die Frosttoleranz von 26 Mutantenlinien ohne Akklimatisierung zwischen -6,8 °C und -10,6 °C lag. Pflanzen mit Mutationen am Locus eskimo1 (esk1) akkumulierten hohe Mengen an Prolin, einem kompatiblen Osmolyt, zeigten jedoch keine konstitutionell erhöhte Expression mehrerer kälte-regulierter Gene, die an der Frosttoleranz beteiligt sind. RNA-Gel-Blot-Analysen deuteten darauf hin, dass die Prolinakkumulation in esk1-Pflanzen durch die Regulation der Transkriptspiegel von Genen, die an der Prolinsynthese und -abbau beteiligt sind, vermittelt wurde. Die Charakterisierung der esk1-Mutanten und die Ergebnisse anderer Mutanten deuten darauf hin, dass unterschiedliche Signalisierungswege verschiedene Aspekte der Kälteakklimatisierung aktivieren und dass die Aktivierung eines Weges zu erheblichen Frosttoleranzen führen kann, ohne andere Wege zu aktivieren.