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Originaltitel:
Genetische, biochemische und molekularbiologische Untersuchungen der Flavonbiosynthese bei Gerbera Hybriden 
Übersetzter Titel:
Genetische, biochemische und molekularbiologische Untersuchungen der Flavonbiosynthese bei Gerbera Hybriden 
Jahr:
2000 
Dokumenttyp:
Dissertation 
Institution:
Fakultät Wissenschaftszentrum Weihenstephan 
Betreuer:
Forkmann, Gert (Prof. Dr.) 
Gutachter:
Forkmann, Gert (Prof. Dr.); Gierl, Alfons (Prof. Dr.) 
Format:
Text 
Sprache:
de 
Fachgebiet:
BIO Biowissenschaften; CHE Chemie; LAN Landbauwissenschaft 
Stichworte:
Flavonoide; Flavone; Biosynthese; Gerbera; Asteraceae; Genetik; Flavonsynthase II 
Schlagworte (SWD):
Gerbera Blütenblatt Flavonoide Biosynthese 
TU-Systematik:
LAN 452d ; BIO 498d ; BIO 537d ; CHE 870d 
Kurzfassung:
Die Blüten von Gerbera Hybriden (Compositae) enthalten verschiedene Flavonglykoside. Diese Verbindungen gehören zu einer der am weitesten verbreiteten Gruppe natürlich vorkommender Flavonoide. Neben ihrem Vorkommen in Blüten, in denen sie die Farbe zusammen mit anderen Flavonoiden beeinflussen, konnten sie auch in vielen anderen Teilen höherer Pflanzen nachgewiesen werden. Darüber hinaus sind die Flavone wichtige Moleküle bei der Induktion der Nodulationsgene in verschiedenen Rhizobium Arten, die wiederum zur Bildung von stickstofffixierenden Wurzelknöllchen bei Leguminosen beitragen. Sie spielen aber auch bei verschiedenen Wechselwirkungen zwischen Insekten und der Wirtspflanze eine wichtige Rolle. In den letzten Jahren wurden zudem therapeutische Wirkungen, die Eigenschaften als bioaktive Substanzen und als Arzneimittel bei der Behandlung von tierischen und menschlichen Erkrankungen verstärkt untersucht und beschrieben. In den Blüten von definierten Gerbera Genotypen konnte eine Enzymaktivität gezeigt werden, die die Einführung einer Doppelbindung zwischen den C-Atomen 2 und 3 der Flavanone Naringenin und Eriodictyol katalysiert. Bei den gebildeten Produkten handelte es sich um die entsprechenden Flavone Apigenin und Luteolin. Wie für die Flavonsynthase II (FNS II) aus anderen Pflanzenarten beschrieben, ist die Enzymaktivität dieser Cytochrom P450-(Cyt P450) abhängigen Monooxygenase in der mikrosomalen Fraktion lokalisiert. Die Reaktion ist strikt von NADPH als Kofaktor abhängig und zeigte ein pH-Optimum von ungefähr 7.5. Die FNS II Aktivität konnte nur in Blütenextrakten von Genotypen mit dominanten Wildtyp Allelen am Locus Fns, nicht aber in Linien mit rezessiven Allelen (fns fns) nachgewiesen werden. Diese Ergebnisse belegten zum ersten Mal eine Korrelation zwischen einem Gen und der Enzymaktivität der FNS II. Weitere genetische Untersuchungen bewiesen die monogene Vererbung der Flavonbildung in Gerbera. Basierend auf den genetischen und biochemischen Ergebnissen wurde Differential Display zur Klonierung eines FNS II cDNA Klons eingesetzt. Aus zwei unterschiedlichen chemogenetisch definierten Gerbera Linen mit dominanten (fns+ .) bzw. rezessiven (fns fns) Allelen am Locus Fns konnte ein Cyt P450 Fragment (CypDDd7a) isoliert werden. Dazu wurden upstream Primer, die aus dem konservierten Bereich der Häm- Bindungsregion der Cyt P450 Proteine abgeleitet wurden, in Kombination mit drei verschiedenen Oligo (dT) Primern verwendet. Der vollständige cDNA Klon (CYP93B2), der sowohl einen offenen Leserahmen und Teile der CypDDd7a Sequenze enthielt wurde über ein 5' -RACE und end-to-end PCR mit genspezifischen Primern isoliert. Northern Blot Analysen mit Gesamt RNA von Gerbera Hybriden ergaben, dass das CYP93B2 Gen nur in Linien mit dominantem Allel fns+ transkribiert wird und dass die Transkriptions- höhe während der Blütenentwicklung im Einklang mit der gemessenen Enzymaktivität der FNS II und der Flavonakkumulation steht. Mikrosomen von Hefezellen, die die cDNA CYP93B2 expremieren, katalysierten die direkte Bildung von [14C]Flavonen aus den entsprechenden [14C]Flavanonen. Demnach konnte gezeigt werden, dass der Klon CYP93B2 ein funktionelle FNS II kodiert. Ein Vergleich der Aminosäuresequenz zeigte, dass CYP93B2 eine Homologie von 52% zur Sequenz von CYP93B1 besitzt, welche kürzlich als eine (2S)-Flavanon 2-Hydroxylase aus Glycyrrhiza echinata L beschrieben wurde. Durch die Kombination von Genetik, Chemie, Biochemie und Molekularbiologie ist es erstmalig gelungen einen cDNA Kon zu isolieren, der für eine funktionelle FNS II kodiert. Mit Hilfe des FNS II Gens bzw. des entsprechenden Enzyms ist es möglich in einen wichtigen Schritt in dem Flavonoidbiosyntheseweg zu einzugreifen. Dieser Schritt ist an einem wichtigen Verweigungspunkt der Flavonoidbiosynthese lokalisiert, an dem die Synthese von verschiedenen anderen Flavonoiden, wie z.B. Isoflavone, Flavonole, Proanthocyane und Anthocyane, abzweigt. Daher kann durch gezielte gentechnische Ansätze die Synthese der oben genannten Verbindung einschließlich der Flavone durch die Änderung der FNS II Aktivität beeinflusst werden. Darüber hinaus hat das isolierte Gen eine erhebliche Bedeutung bei der direkten Veränderung der Flavonsynthese in verschiedenen Geweben bei der Bildung von neuen Farben in Blüten und Blättern. Außerdem können eine Reihe wirtschaftlich bedeutende Faktoren im Pflanzenbau, die von Krankheitsresistenz, Knöllchenbildung bei Leguminosen bis zu neuen Produkten für die Ernährung und pharmakologische Anwendung reichen, beeinflusst werden 
Übersetzte Kurzfassung:
[Abstract only in German available.] Die Blüten von Gerbera Hybriden (Compositae) enthalten verschiedene Flavonglykoside. Diese Verbindungen gehören zu einer der am weitesten verbreiteten Gruppe natürlich vorkommender Flavonoide. Neben ihrem Vorkommen in Blüten, in denen sie die Farbe zusammen mit anderen Flavonoiden beeinflussen, konnten sie auch in vielen anderen Teilen höherer Pflanzen nachgewiesen werden. Darüber hinaus sind die Flavone wichtige Moleküle bei der Induktion der Nodulationsgene...    »
 
Veröffentlichung:
Universitätsbibliothek der TU München 
Hinweis:
eingereicht bei Fakultät für Landwirtschaft und Gartenbau (aufgegangen im Wissenschaftszentrum Weihenstephan) 
Mündliche Prüfung:
05.06.2000 
Dateigröße:
2374722 bytes 
Seiten:
142 
Letzte Änderung:
07.04.2008