Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Brokkoli & Co.: Senföle als chemische Keule

06.08.2012
Mit Senfölen wehren Brokkoli und andere Pflanzen Schädlinge ab. Zudem sollen diese Naturstoffe vorbeugend gegen Krebs wirken.

Ein deutsch-dänisches Team präsentiert nun in „Nature“ neue pflanzenwissenschaftliche Erkenntnisse über Senföle – mit interessanten Perspektiven für die Agrarwirtschaft.


Wenn Raupen oder andere Insekten an glucosinolathaltigen Pflanzen wie Brokkoli fressen, kommen die Glucosinolate in Kontakt mit dem Enzym Myrosinase. Dieses setzt die Senföle frei, die dann die hungrigen Insekten vertreiben.
Grafik: Dietmar Geiger

Pflanzen produzieren eine große Vielfalt an Stoffen, die vom Menschen oft sehr geschätzt werden, wie Koffein oder ätherische Öle. Viele Pflanzenstoffe sorgen beim Essen für besondere Geschmackserlebnisse, viele gelten als gesund. Das trifft auch auf die Senföle zu, die den Senf scharf machen und Kohlgewächsen ihr besonderes Aroma verleihen.

Senföle stehen im Ruf, Krebs verhindern zu können. Darauf gibt es verschiedene Hinweise. „Von Broccoli ist beispielweise bekannt, dass seine Inhaltsstoffe das Bakterium Helicobacter pylori abtöten, das Magengeschwüre und Krebs auslösen kann“, sagt Professor Rainer Hedrich, Pflanzenwissenschaftler an der Uni Würzburg.

Senföle als Schutz gegen Feinde

Natürlich synthetisieren Pflanzen solche besonderen Inhaltsstoffe nicht, um den Menschen zu schützen. Vielmehr halten sie sich damit selbst Mikroben und andere Feinde vom Leib. Oft setzen sie ihre chemischen Keulen nur im Notfall ein. Die stechend riechenden und scharf schmeckenden Senföle etwa entstehen erst, wenn die Pflanze zum Beispiel durch ein fressendes Insekt verletzt wird. Erst dann kommen Vorstufen der Senföle, die Glucosinolate, mit einem Enzym in Kontakt, das die Senföle freisetzt. Diesen Effekt kennt jeder, der schon einmal in ein Radieschen gebissen hat.

Hungrige Insekten haben es vor allem auf die nahrhaften Blätter und Samen abgesehen. Kein Wunder also, dass die Pflanze in diesen Teilen besonders große Mengen von Glucosinolaten anhäuft. Die Blätter können die Abwehrstoffe selber produzieren, die heranreifenden Samen aber nicht. „Sie müssen die Glucosinolate importieren, und das geht nicht ohne spezielle Transportproteine“ so Professor Dietmar Geiger, Pflanzenphysiologe an der Uni Würzburg.

Perspektiven für die Agrarwirtschaft

Bislang war über diese lebenswichtigen Transporter und ihre Gene fast nichts bekannt. Doch ein Forschungsteam aus Kopenhagen, Würzburg und Madrid hat sie jetzt identifiziert. Die Ergebnisse sind in der Zeitschrift „Nature“ und damit sehr hochrangig veröffentlicht – denn sie könnten weitreichende Auswirkungen auf die Agrarwirtschaft haben.

Hedrich erklärt: „Nun steht der Weg offen, um gezielt Pflanzen zu züchten, deren Glucosinolat-Gehalte und Zusammensetzung auf die Gesundheit des Menschen zugeschnitten sind.“ Denkbar seien zum Beispiel Brokkoli-Pflanzen, die für die Bekämpfung des Magenbakteriums Helicobacter optimiert sind.

Wie die Ergebnisse zu Stande kamen

Als Analyseobjekt hat das internationale Forschungsteam die Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) verwendet. Das Erbgut dieser Modellpflanze ist vollständig bekannt; zudem ist sie eine „kleine Schwester“ von Kohl, Senf und Raps – auch sie enthält Glucosinolate samt deren Transportern.

Wie gingen die Wissenschaftler vor? Sie verwendeten zunächst einen zellbiologischen Ansatz. Eier des südafrikanischen Krallenfroschs dienten ihnen als „Reagenzglas“, um in einem Reihentest die Gene zu identifizieren, die für den Import und die Anhäufung von Glucosinolaten nötig sind. Am Ende machte das dänische Team zwei Gene dafür verantwortlich.

Nun waren die Transporter-Spezialisten aus Würzburg mit ihren biophysikalischen Untersuchungsmethoden an der Reihe, allen voran Professor Geiger. Sie klärten den Mechanismus, über den diese in der Zellmembran sitzenden Nanomaschinen ihre Energie beziehen und die Glucosinolate transportieren.

Zwischenzeitlich hatte Barbara Ann Halkier aus Kopenhagen eine Arabidopsis-Mutante isolierte, bei der beide Transporter nicht funktionieren: Die Pflanze hatte überhaupt keine Glucosinolate in den Samen. Damit war bewiesen, dass die Forscher tatsächlich den genetischen Code und die Funktion der Glucosinolat-Transporter entschlüsselt hatten, die für das Überleben senfölhaltiger Pflanzen so wichtig sind.

Das internationale Forschungsteam

Die Arbeitsgruppe um Professorin Barbara Ann Halkier an der Universität Kopenhagen gehört zu den Experten auf dem Gebiet des Glucosinolat-Stoffwechsels. Die Würzburger Professoren Rainer Hedrich und Dietmar Geiger sind Fachmänner für pflanzliche Transportproteine. Komplettiert wird die Expertenrunde von dem „Alt-Würzburger“ Pflanzenwissenschaftler Ingo Dreyer, der jetzt Professor an der Universität von Madrid ist.

“NRT/PTR transporters essential for allocation of glucosinolate defense compounds to seeds”, Hussam Hassan Nour-Eldin, Tonni Grube Andersen, Meike Burow, Svend Roesen Madsen, Morten Egevang Jørgensen, Carl Erik Olsen, Ingo Dreyer, Rainer Hedrich, Dietmar Geiger, and Barbara Ann Halkier, Nature (2012), online publiziert am 5. August, DOI: 10.1038/nature11285

Kontakt

Prof. Dr. Rainer Hedrich, Lehrstuhl für Botanik I (Molekulare Pflanzenphysiologie und Biophysik) der Universität Würzburg, T (0931) 31-86100, hedrich@botanik.uni-wuerzburg.de

Robert Emmerich | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-wuerzburg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Neuer Mechanismus der Gen-Inaktivierung könnte vor Altern und Krebs schützen
23.02.2017 | Leibniz-Institut für Alternsforschung - Fritz-Lipmann-Institut e.V. (FLI)

nachricht Alge im Eismeer - Genom einer antarktischen Meeresalge entschlüsselt
23.02.2017 | Universität Konstanz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Im Focus: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2017

23.02.2017 | Veranstaltungen

Wie werden wir gesund alt? - Alternsforscher tagen auf interdisziplinärem Symposium in Magdeburg

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Heinz Maier-Leibnitz-Preise 2017: DFG und BMBF zeichnen vier Forscherinnen und sechs Forscher aus

23.02.2017 | Förderungen Preise

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Planeten außerhalb unseres Sonnensystems: Bayreuther Forscher dringen tief ins Weltall vor

23.02.2017 | Physik Astronomie