Institute of Chemical Engineering
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Formation of 6´-deoxychalcones in Asteraceae species

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Die Fähigkeit, 6’-Deoxychalcone zu bilden, findet man nur in bestimmten Pflanzenfamilien, vor allem in Leguminosen und Korbblütlern. Bei den Korbblütlern tragen anthochlore Pigmente (6’-Deoxychalcone und 4-Deoxyaurone) als gelbe und UV-aktive Pigmente zur zielgerichteten Bestäubung bei, während sie in den Leguminosen als Intermediate für die Bildung von 5-Deoxyflavonoid-Phytoalexinen dienen, und in der menschlichen Nahrung auch wegen ihrer phytooestrogenen Wirkung von Bedeutung sind. In den Leguminosen werden die 6’-Deoxychalcone durch die Chalcone reduktase (CHR) gemeinsam mit der Chalcone synthase (CHS) gebildet. Obwohl die Bildung in den Asteraceaen vermutlich einem ähnlichen Mechanismus folgt, ist es bislang nicht gelungen, mithilfe der Sequenzinformationen der Leguminosen CHR ein entsprechendes Gen aus Korbblütlern zu isolieren. Dieses Projekt soll den unbekannten Schritt der Biosynthese der 6’-Deoxychalcone in den Korbblütlern untersuchen. In Vorarbeiten wurde ein partieller, putativer CHR cDNA Klon aus gelben Blütenblättern der Dahlie isoliert. Die Sequenz wurde in gelb gefärbten Blüten wesentlich stärker expremiert als in Dahlien, die keine 6’-Deoxychalcone bilden, was die Annahme, das es sich um ein Gen der 6’-Deoxychalconbiosynthese handelt, unterstützt. In dem Projekt soll die Identität des neuen Klons als CHR bestätigt und weitere full-size CHR Klone aus Vertretern der Korbblütler isoliert werden. Die rekombinanten Proteine werden im Detail charakterisiert und ihre Substratspezifität untersucht. Vektoren, die verschiedene Genkombinationen der 6’-Deoxychalconbiosynthese beinhalten werden, konstruiert, um später die physiologische Wirkung der Gene sowie ihren tatsächlichen Einfluss auf die Bildung von 6’-Deoxychalconen in Modellpflanzen untersuchen zu können.

In den letzten Jahren ist die Farbausprägung bei Dahlien intensiv untersucht worden. Das Zustandekommen von roten, schwarzen, rosa und weißen Dahlien konnte aufgeklärt werden, aber die Etablierung von oranger und gelber Blütenfarbe wird noch nicht verstanden. Die CHR ist vermutlich das Schlüsselenzym, das über die Bildung von anthochloren Pigmenten in Blüten entscheidet. Daher soll dieser bislang unbekannte Schritt der Biosynthese untersucht werden und mittels Inhaltsstoffanalysen, Genexpressionsmessungen und enzymatischen Untersuchungen die Farbausprägung aufgeklärt werden. Die erste Isolierung und Charakterisierung des letzten unbekannten Schritts der Anthochlorbiosynthese in Korbblütlern wird zukünftige Studien über die Bildungsmechanismen von Blütenmalen und spektakulären Farbmustern ermöglichen.

Chemische Struktur der Chalkone. 6’-Deoxychalkone tragen keine Hydroxylgruppe an der Position 6’ (roter Pfeil). R=H, OH

 

Funding:

FWF, Projektnummer: P 26468-B16


Leitung und Kontakt:

Ao.Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr.nat.techn. Karl Stich

Executive Senior Researcher

Projektass.(FWF) Dipl.-Chem. Dr.rer.nat. Christian Molitor

Mitarbeiter/-innen:

Projektass.(FWF) Dipl.-Ing. Silvija Miosic

Projektass.(FWF) Jürgen Greiner