Inhibition of Wound-Induced Accumulation of Allene Oxide Synthase Transcripts in Flax Leaves by Aspirin and Salicylic Acid1

Allene oxide synthase (AOS) mediates the conversion of lipoxygenase-derived fatty acid hydroperoxides to unstable allene epoxides, which supply the precursors for the synthesis of the phytohormone jasmonic acid (JA). In this study the characterization of AOS gene expression in flax (Linum usitatissimum) is reported. AOS was constitutively expressed in different organs of flax plants. Additionally, AOS gene expression was enhanced after mechanical wounding in both the directly damaged leaves and in the systemic tissue located distal to the treated leaves. This wound-induced accumulation of AOS required the de novo biosynthesis of other unknown proteins involved in the signaling pathway modulating wound-induced AOS gene expression. Furthermore, the wound-induced AOS mRNA accumulation was correlated with the increase in the levels of JA. Both JA and its precursor, 12-oxo-phytodienoic acid, activated AOS gene expression in a dose-dependent manner. Thus, JA could activate its own biosynthetic pathway in flax leaves. Moreover, neither salicylic acid (SA) nor aspirin influenced AOS enzymatic activity. It is interesting that pretreatment with SA or aspirin inhibited wound-induced accumulation of AOS transcripts. These results suggest that a potent inhibition of JA biosynthetic capacity in leaves can be affected by SA or aspirin at the level of AOS gene expression.

Phylogenie und Biogeographie der Linoideae (Linaceae) - Evolution von Heterostylie, Homostylie in Linum

Die Linaceae-Linoideae, vor allem die Gattung Linum, wurden unter Verwendung von zwei molekularen Markern (rbcL und ITS) bzgl. ihrer Phylogenie und Biogeographie untersucht. Die Linaceae entstanden während der mittleren Kreide in den frühen tropischen Regenwäldern, von wo aus sich die monophyletischen Linoideae vor etwa 51-46 Mill. Jahren über die temperaten Gebiete der Nordhemisphäre ausbreiteten. Während die drei basal abspaltenden Gattungen Anisadenia, Reinwardtia und Tirpitzia bzgl. ihrer Verbreitung auf Südostasien beschränkt sind, ist die Gattung Linum heute auf allen Kontinenten vertreten. Der Ursprung von Linum liegt wahrscheinlich in Südwestasien bzw. dem östlichen Mediterraneum, wo es im Oligozän zur Aufspaltung in zwei Entwicklungslinien kam ('Blaue Gruppe' und 'Gelbe Gruppe'). Während die überwiegend blaublühenden Linum-Arten ('Blaue Gruppe') vor allem in Europa und Südwestasien vorkommen, weisen die Vertreter der 'Gelben Gruppe' ein wesentlich größeres Verbreitungsgebiet auf. Gelbblühende Linum Arten findet man auf allen Kontinenten mit Diversitätszentren in Nordostamerika und Südwestasien. Interessanterweise wurde Amerika zweimal unabhängig voneinander besiedelt. Während die gelbblühenden Arten vor etwa 22-20 Mill. Jahren von Westeuropa über den Atlantik den amerikanischen Kontinent erreichten, wanderten Vertreter der 'Blauen Gruppe' im Pliozän (vor 3.78-3.33 Mill Jahren) über die Bering-Landbrücke in die Neue Welt ein. Auch in Südafrika sind einige gelbblühende Linum-Arten zu verzeichnen, die nicht über Nordafrika (wo einige Arten der 'Gelben Gruppe' beheimatet sind) die südliche Spitze des Kontinents erreichten, sondern von Amerika aus. Die molekularphylogenetischen Ergebnisse legen eine Eingliederung der Gattungen Cliococca, Hesperolinon, Radiola und Sclerolinon in Linum nahe, die durch morphologische Merkmale gestützt wird. Linopsis, die artenreichste Sektion der Gattung Linum, bedarf einiger Umstrukturierungen auf der Basis der molekularen und morphologischen Daten. Ein interessantes Phänomen innerhalb der Linaceae ist das Vorkommen von heterostylen und homostylen Arten innerhalb der Familie. Die Kombination der molekular-phylogenetischen Ergebnisse mit morphologischen Beobachtungen des Reproduktionssystems lassen darauf schließen, dass sich Homostylie innerhalb von Linum mehrfach unabhängig voneinander entwickelt hat. Das Modell von Primula wurde als Grundlage verwendet, um Aufschluss über die Entstehung der Homostylie innerhalb von Linum zu erlangen. Aus Primula ist bekannt, dass eine Kopplungsgruppe aus mindestens drei Genen an der Vererbung von Heterostylie beteiligt ist: G/g kodiert hierbei die Griffellänge und die Selbstinkompatibilitäts-reaktion der Narbe, A/a die Länge der Filamente und P/p die Selbst-inkompatibilitätsreaktion des Pollens. Umfangreiche Kreuzungs-experimente einer homostylen und einer heterostylen Linum-Art deuten darauf hin, dass die Genotypen der beiden Blütenformen in heterostylen Linum-Arten denen in Primula entsprechen. Langgriffel sind hiernach homozygot rezessiv (gpa/gpa), während die Kurzgriffel heterozygot sind (GPA/gpa). Selbstkompatible, homostyle Arten können theoretisch durch verschiedene Rekombinations-ereignisse entstehen. Erste Ergebnisse der rasterelektronen-mikroskopischen Betrachtung der Pollenkornoberflächen und Narbenpapillen deuten darauf hin, dass innerhalb von Linum Homostylie durch unterschiedliche Rekombinations-ereignisse mehrfach aus heterostylen Arten entstanden ist. So besitzt die homostyle Linum leonii den Genotyp gPA/gPA, während für die homostylen L. tenuifolium und L. nodiflorum der Genotyp Gpa/Gpa wahrscheinlich ist.

High-resolution multi-proxy record of the last glacial period from Lake Van, eastern Anatolian high plateau, Turkey

Detailed analyses of the Lake Van pollen, Ca/K ratio and stable oxygen isotope record allow the identification of millennial-scale vegetation and environmental changes in eastern Anatolia throughout the last glacial (~75-15 ka BP). The climate within the last glacial was cold and dry, with low arboreal pollen (AP) levels. The driest and coldest period corresponds to Marine Isotope Stage (MIS) 2 (~28-14.5 ka BP) dominated by the highest values of xerophytic steppe vegetation. Our high-resolution multi proxy record shows rapid expansions and contractions of tree populations that reflects variability in temperature and moisture availability. This rapid vegetation and environmental changes can be linked to the stadial-interstadial pattern of the Dansgaard-Oeschger (DO) events as recorded in the Greenland ice cores. Periods of reduced moisture availability were characterized by enhanced xerophytic species and high terrigenous input from the Lake Van catchment area. Furthermore, comparison with the marine realm reveals that the complex atmosphere-ocean interaction can be explained by the strength and position of the westerlies, which is responsible for the supply of humidity in eastern Anatolia. Influenced by diverse topography of the Lake Van catchment, larger DO interstadials (e.g. DO 19, 17-16, 14, 12 and 8) show the highest expansion of temperate species within the last glacial. However, Heinrich events (HE), characterized by highest concentrations of ice-rafted debris (IRD) in marine sediments, are identified in eastern Anatolia by AP values not lower and high steppe components not more abundant than during DO stadials. In addition, this work is a first attempt to establish a continuous microscopic charcoal record over the last glacial in the Near East, which documents an initial immediate response to millennial-scale climate and environmental variability and enables us to shed light on the history of fire activity during the last glacial.