Potenzierung der entwicklungsgeregelten Pflanzenabwehrreaktion durch AtWRKY18, einen pathogeninduzierten Transkriptionsfaktor von Arabidopsis

AtWRKY18 ist ein pathogen- und salicylsäureinduzierter Transkriptionsfaktor von Arabidopsis, der das pflanzenspezifische WRKY-Zinkfinger-DNA-Bindungsmotiv enthält. In dieser Studie haben wir Arabidopsis-Pflanzen mit AtWRKY18 unter Kontrolle des 35S-Promotors des Blumenkohlmosaikvirus transformiert. Überraschenderweise waren transgene Pflanzen, die hohe Mengen an AtWRKY18 exprimierten, im Wachstum gestört. Bei moderater Expression potenzierte AtWRKY18 die entwicklungsgeregelten Abwehrreaktionen in transgenen Pflanzen, ohne erhebliche negative Auswirkungen auf das Pflanzenwachstum zu verursachen. Als sie von der Sämlings- zur Erwachsenenphase heranwuchsen, zeigten transgene AtWRKY18-Pflanzen einen deutlichen Anstieg der Expression von pathogenitätsbezogenen Genen und Widerstand gegen den bakteriellen Pathogen Pseudomonas syringae, während Wildtyp-Pflanzen nur geringe Verbesserungen dieser Abwehrreaktionen zeigten. Die Potenzierung der entwicklungsgeregelten Abwehrreaktionen durch AtWRKY18 war nicht mit einer erhöhten Biosynthese von Salicylsäure verbunden, sondern erforderte das krankheitsresistente regulatorische Protein NPR1/NIM1. Somit kann AtWRKY18 die Expression von abwehrbezogenen Genen und die Krankheitsresistenz positiv modulieren. Um die regulierte Expression von AtWRKY18 zu untersuchen, haben wir einen Cluster von WRKY-Bindungsstellen im Promotor des Gens identifiziert und nachgewiesen, dass sie als negative regulatorische Elemente für die induzierbare Expression von AtWRKY18 fungieren. Diese negativen cis-wirkenden Elemente könnten die Überexpression von AtWRKY18 während der Aktivierung von Pflanzenabwehrreaktionen verhindern, was für das Pflanzenwachstum nachteilig sein könnte, wie aus den transgenen Pflanzen, die das Transgen ektope exprimieren, abgeleitet wurde.