Optimierung von Glucosinolaten und deren Hydrolyseprodukte in Pak Choi mittels einer variierten Stickstoff-Schwefel-Düngung sowie einer Selenblattapplikation

Heyer, Caroline

Aus Sicht der Krankheitsprävention ist eine Anreicherung gesundheitsfördernder Inhaltsstoffe in Kulturpflanzen hilfreich, um deren Bioverfügbarkeit im Humanstoffwechsel zu erhöhen. Diese Anreicherung geschieht u.a. durch Düngungsmaßnahmen. Die sekundären Pflanzenstoffe Glucosinolate (GLS) und deren Hydrolyseprodukte (GLS-HP) sind v.a. für ihre gesundheitsfördernde Wirkung bekannt und in Brassica-Arten vertreten. Da GLS sowie GLS-HP Stickstoff (N)- und teils Schwefel (S)-haltig sind, können sowohl Konzentration als auch Muster dieser Metabolite durch eine N- und S-Düngung gesteuert werden. Die gesundheitsfördernde Wirkung der GLS-HP (insbes. ITC) erfolgt durch Induktion der Genexpression antioxidativer Enzyme und wird bei Metabolitanreicherung erhöht. In einem Gefäßversuch mit Brassica rapa L. var. chinensis cv. Joi Choi wurde S (0, 60 und 300 mg S/Gefäß) und N (0,75 und 1,5 g N/Gefäß) appliziert. Eine S-reiche Düngung führte zu einer erhöhten Gesamtkonzentration mit vermehrt aliphatischen GLS und ITC. Hingegen führte eine N-reiche Düngung teils zu einer GLS- und GLS-HP-Reduktion mit vermehrt indolischen GLS und Nitrilen. Somit ist ein hohes ITC/Nitril-Verhältnis erstrebenswert. Letztendlich wird für die Anzucht von Pak Choi eine hohe S- (300 mg/Gefäß) und moderate N-Düngung (0,75 g/Gefäß) empfohlen, um eine optimale GLS- und GLS-HP-Verteilung zu erzielen. Selen (se) wirkt antioxidativ und steht zur Diskussion in GLS inkorporiert zu werden. Se und S stehen jedoch in Aufnahme- und Metabolismuskonkurrenz. Im Versuch wurde Se (0, 60, 300 mg/Pflanze) über das Blatt der Brassica rapa L. var. chinensis cv. Joi Choi appliziert. Se bewirkte keine signifikante Änderung der GLS-Konzentration. Hingegen konnte der Anteil der GLS-HP mit 2 mg Se/Pflanze erhöht werden. Dies ist äußerst vielversprechend, da den Se-haltigen GLS-HP wirkungsvollere krankheitspräventive Mechanismen zugesprochen werden.

For illness prevention an enrichment of health promoting ingredients is helpful to raise their bioavailability in human metabolism. This enrichment can be initiated by fertilization. The secondary plant ingredients glucosinolates (GLS) and their hydrolysis products (GLS-HP) are known for their health supporting effect and are mainly represented in Brassica. As GLS and GLS-HP are transient nitrogen (N) and partly sulfur (S) reservoirs, concentration as well as pattern can be regulated by N and S fertilization. The health supporting effect of GLS-HP (esp. ITC) occurs through induced expression of antioxidative enzymes and can be enhanced by enrichment of these metabolites. In present study Brassica Rapa L. var. chinensis cv. Joi Choi was treated with S (0, 60, 300 mg pot-1) and N (0.75, 1.5 g pot-1). A high S fertilization resulted in increased total concentration and higher aliphatic GLS and ITC amounts. However, high N fertilization led to reduction of GLS and GLS-HP with increased indolic GLS and nitriles. Therefore, high ITC/Nitrile relation is worthwhile. In conclusion, a high S (300 mg pot-1) and a moderate N fertilization (0.75 g pot-1) is recommended for Pac Choi cultivation to achieve an optimized metabolite distribution. Selenium (se) has antioxidative effects and is under consideration to be incorporated into GLS. Nevertheless, S and Se compete for uptake and metabolism in the plant. In a hydroponic experiment Se (0, 60, 300 mg Se plant-1) was applied to Brassica rapa L. var. chinensis cv. Joi Choi by leaf application. Contrary to some publications the GLS concentration remained unaffected by Se application. However, higher concentration of the GLS-HP could be determined under 2 mg of Se plant-1. This fact is extremely promising, due to the consideration of Se containing GLS-HP being more effective in illness prevention then S containing GLS-HP.

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Heyer, Caroline: Optimierung von Glucosinolaten und deren Hydrolyseprodukte in Pak Choi mittels einer variierten Stickstoff-Schwefel-Düngung sowie einer Selenblattapplikation. 2015.

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