Phytochemische und molekulare Untersuchungen zur Regulation der Anthocyanbiosynthese in verschiedenfarbigen tetraploiden Kartoffelakzessionen (Solanum tuberosum L.) und die Rolle der Flavonoid-3´,5´-hydroxylase

Oertel, Anne

Die Kartoffel ist eines der wichtigsten Grundnahrungsmittel weltweit. Pigmentierte Sorten könnten daher eine wichtige Quelle der in den Knollen enthaltenen roten bis blau-violetten Anthocyanpigmente darstellen, die über eine Vielzahl potenziell gesundheitsfördernder Eigenschaften verfügen. Die Erforschung von Gehalt, Komposition und Regulation von Kartoffelanthocyanen gewinnt somit zunehmend an Bedeutung. LC-MS-Analysen von 114 verschiedenfarbigen Kartoffelknollenproben führten zur Identifizierung von 24 Anthocyanprofilen. Innerhalb dieser wurden 21 Anthocyane annotiert und relativ quantifiziert, darunter Pelargonidin-feruloyl-xylosyl-glucosyl-galactosid und Cyanidin-3-p-coumaroylrutinoside-5-glucosid, die bisher nicht für Kartoffelknollen beschrieben wurden. Die zusätzliche Synthese bläulicher delphinidinbasierter Anthocyane im dritten Abzweig des Synthesewegs bedingt den größten Unterschied im Anthocyanspektrum verschiedener Kartoffellinien. Am Scheitelpunkt dieses Abzweigs fungiert die Flavonoid-3´,5´-hydroxylase (StF3´5´H) dabei als erste notwendige Instanz. Unterschiede in der Regulation dieses Enzyms könnten daher maßgeblichen Einfluss auf die Ausprägung von Anthocyanprofil und Knollenphänotyp nehmen. Die hier durchgeführte Analyse der allelischen Diversität am Stf3´5´h-Genlocus tetraploider Kartoffeln offenbarte einen hohen Grad an Polymorphismen sowie Hinweise auf einen zweiten Stf3´5´h-Locus. In silico-Analysen zeigten jedoch keine Auswirkungen dieser genomischen Diversität auf die StF3´5´H-Proteinstruktur. Mittels qRT-PCR konnte gezeigt werden, dass eine Abhängigkeit des Stf3´5´h-Transkriptlevels zu Knollenentwicklung, Gewebetyp und Kartoffelsorte besteht, nicht jedoch zur Anthocyankomposition. Anhand von LC-MS wurde das StF3´5´H-Protein in blauem und rotem Knollengewebe detektiert. In Anbetracht sehr geringer Mengen delphinidinbasierter Anthocyane in roten Geweben deuten diese Resultate auf zusätzliche Regulationsebenen der StF3´5´H-Aktivität hin.

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Oertel, Anne: Phytochemische und molekulare Untersuchungen zur Regulation der Anthocyanbiosynthese in verschiedenfarbigen tetraploiden Kartoffelakzessionen (Solanum tuberosum L.) und die Rolle der Flavonoid-3´,5´-hydroxylase. 2020.

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