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| Hauptseite > Publikationsdatenbank > Nutzung von Tomatenpflanzen nach Tomatenproduktion zur Gewinnung von Sekundärmetaboliten für die weiterverarbeitende Industrie |
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| Conference Presentation (After Call) | FZJ-2018-01023 |
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2017
Abstract: Pflanzen produzieren eine große Vielfalt an Sekundärmetaboliten, die eine wichtige Rolle in der menschlichen Ernährung haben, in der Pflanzenheilkunde genutzt werden und als hochwertige industrielle Feinchemikalien verwendet werden. Aufgrund der hohen Komplexität vieler Sekundärmetabolite ist ihre chemische Synthese schwierig und teuer. Daher werden sie häufig aus speziellen, nur zur Gewinnung der Sekundärmetabolite angebauten Pflanzen gewonnen, welche mit Nutzpflanzen konkurrieren. In der gartenbaulichen Gemüseproduktion fallen große Mengen Blattbiomasse als Nebenprodukt an, die üblicherweise kompostiert oder für die Biogasgewinnung genutzt werden, aber auch zur Gewinnung von Sekundärmetaboliten genutzt werden könnten. Da Pflanzen die Biosynthese von Sekundärmetaboliten unter abiotischen Stressbedingungen erhöhen, könnten vor allem die nach der Ernte im Gewächshaus verbleibenden Pflanzen durch geeignete Stressbehandlungen zur Produktion von Sekundärmetaboliten genutzt werden, ohne mit der Tomatenproduktion zu interferieren. Das interdisziplinäre BioSC-Projekt InducTomE untersucht das Potential von Tomatenpflanzen zur Gewinnung hochwertiger Sekundärmetabolite durch gezielte Stressbehandlungen am Ende der Tomatenproduktion.Als Teilprojekt von InducTomE untersuchen wir die Induktion der Sekundärmetabolite Rutin und Solanesol in Tomatensämlingen in Klimakammern, um die effizienteste Stresskombination zur maximalen Akkumulation der Sekundärmetabolite zu bestimmen. Parallel wurden die Stressreaktionen mit bildverarbeitenden Phänotypisierungstechniken quantifiziert, um optische Indikatoren für die Intensität der Stressantwort zu etablieren, die es erlauben, ähnliche Stresslevel und somit eine reproduzierbare Induktion der Sekundärmetabolite zu gewährleisten. In einer Reihe von Experimenten zum Einfluss von Stickstoffmangelversorgung, Trockenstress, nächtlicher Kältebehandlung oder hoher Lichtintensität und Kombinationen dieser Stressbehandlungen konnten wir zeigen, dass die Biosynthese von Rutin besonders unter Stickstoffmangel erhöht ist, und durch zusätzliche Kältebehandlung sowie erhöhte Lichtintensität verstärkt wird. Im Gegensatz dazu konnten wir keine deutliche Induktion der Solanesolbiosynthese feststellen. Im Rahmen des Projektes werden außerdem die Rutingehalte der von unter kommerziellen Bedingungen angebauten Tomatenpflanzen untersucht und geeignete Extraktions- und Aufreinigungsprozesse entwickelt. Diese Ergebnisse werden in eine ökonomische Evaluierung dieses Modellprozesses eingehen. Zusätzlich werden wir weitere induzierte Sekundärmetabolite identifizieren und sie hinsichtlich ihres Marktpotentials evaluieren. Das im Rahmen des Projekts InducTomE entwickelte Prozesskonzept ermöglicht die Verwendung pflanzlicher Nebenprodukte zur Gewinnung hochwertiger Sekundärmetabolite und führt zu einem Mehrwert beim Anbau gartenbaulicher Kulturen.
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