Biologische Diversität existiert sowohl
zwischen mehreren Arten als auch innerhalb einer Art, innerhalb von
Populationen und Individuen einer Population. Die intraspezifische
Diversität wurde bislang ausgiebig auf der Ebene des Genoms
untersucht. Sie ist im Kontext metabolischer Zusammenhänge in
Pflanzen bisher kaum untersucht und es existieren nur wenige
Veröffentlichungen zu diesem Thema. Uns sind bisher keine
Publikationen zu Phytohormonen in Sesam bekannt. Neben dem
wissenschaftlichen Interesse an der metabolischen Diversität in
Sesam, spielen Stresshormone eine wichtige Rolle in der
pflanzlichen Abwehr. Der Phytohormonspiegel im Samen ist unter
agronomischen Gesichtspunkten relevant, da es vorkommen kann, dass
Sesamsamen spontan auskeimen, während sie sich noch an der grünen
Pflanze befinden. Diese Eigenschaft ist unerwünscht, da der
wertvolle Samen auf diese Weise verloren geht. Im Rahmen dieser
Arbeit wurde die Variation im Phytohormonniveau in 16 Akzessionen
mit unterschiedlicher geographischer Herkunft untersucht. In
Blättern und Wurzeln konnten ABA, JA, SA und SAG nachgewiesen
werden, während GA4 lediglich in Blättern vorkam. Eine der
Akzessionen aus Japan („Japan 2“) produzierte JA, SA und SAG in
hohem Ausmaß. Hier konnten außerdem hohe Gehalte an Chitinasen
festgestellt werden. Chitinasen sind für den Abbau von Chitin, dem
Hauptbestandteil der pilzlichen Zellwand, verantwortlich. Eine
Charakterisierung der Akzessionen mittels AFLP-Analyse zeigte, dass
sich „Japan 2“ genetisch nicht mehr von anderen Akzessionen
unterschied, als das Mittel der Unterschiede innerhalb aller
gesammelten Proben. Bereits in früheren Untersuchungen unserer
Arbeitsgruppe im Rahmen einer ungerichteten Metabolitenanalyse,
konnte eine hohe Variabilität bei Sesamakzessionen gezeigt werden
(Laurentin et al. 2006). Darüber hinaus, stimmen die Unterschiede
im metabolischen Profil der Akzessionen nicht mit dem Grad ihrer
genetischen Verwandtschaft überein. Es ist bekannt, dass
tageszeitliche Unterschiede viele biologische Prozesse
kontrollieren. Wir haben die tageszeitlichen Effekte auf den
Phytohormonstatus untersucht und dabei die Unterschiede in
Pflanzenorganen berücksichtigt. Tageszeitliche Konzentrationen von
ABA, JA, IAA, SA und SAG wurden zu 8 unterschiedlichen
Tageszeitpunkten in 3 unabhängigen Replikaten mittels HPLC
untersucht. Wir konnten keine statistisch signifikanten
Unterschiede erkennen. Die Untersuchungen zeigten jedoch eine
Variation in den Phytohormonkonzentrationen in unterschiedlichen
pflanzlichen Organen. Sekundäre pflanzliche Metabolite spielen als
Resistenzfaktoren gegen Mikroorganismen eine wichtige Rolle.
Sesamakzessionen, die diese Substanzen im hohen Ausmaß produzieren,
stellen eine wichtige züchterische Ressource da. Um die Variation
innerhalb der Akzessionen zu untersuchen, die ein hohes Niveau an
sekundären Inhaltsstoffen aufweisen, haben wir die Effekte von 32
Pflanzenextrakten aus Sesamakzessionen gegen phytopathogene Pilze
untersucht. Darunter befand sich ein Wurzelpathogen mit
Spezialisierung auf Sesam (Macrophomina phaseolina), ein
Blattpathogen mit breitem Wirtspflanzenkreis (Alternaria alternata)
und Gefäßpathogen (Fusarium oxysporum). Die Diversität der Effekte,
die für die unterschiedlichen Akzessionen beobachtet werden
konnten, führt zu der Annahme, dass die Resistenzeigenschaften der
Pflanzen durch gezielte züchterische Beeinflussung der
metabolischen Aktivität verbessert werden können. In
weiterführenden Untersuchungen zur Aufreinigung der Substanzen mit
inhibitorischer Wirkung wurden Pflanzenextrakte in 80% Ethanol mit
verschiedenen organischen Lösungsmitteln fraktioniert. Die meisten
inhibitorischen Effekte konnten der Diethylether-Fraktion
zugeschrieben werden. Im ersten Schritt wurden 4L des Extraktes
hergestellt. Zwei aufgereinigte Lignane aus Sesam wurden gegen M.
phaseolina, A. alternata und F. oxysporum getestet. Sesamin zeigte
keinen Effekt bis zu einer Konzentration von 5mg/ml, während
Sesamol (und 2,4-Dinitrophenol als Kontrolle) einen starken
inhibitorischen Effekt aufwies. Für diese Substanzen wurden IC50
Werte ermittelt. Man kann festhalten, dass Sesamol dazu dienen
kann, das Wachstum invasiver Pathogene einzuschränken. Durch die
Kreuzung von zwei Elternlinien, die in der AFLP-Analyse einen
signifikanten Polymorphismus aufwiesen, wurden Inzuchtlinien
erzeugt. Die Nachkommen dieser Kreuzung wurden in 5 Generationen
selbstbefruchtet. Das so entstandene Set aus RILs wurde mittels
AFLP charakterisiert. Alle untersuchten RILs waren Hybride. Dies
zeigt, dass während der ersten Kreuzung der Elternlinien keine
Selbstung erfolgte. Wie erwartet, spalteten polymorphe AFLP-Marker
der Elternlinien in den RILs zufällig auf. Monomorphe Marker
fehlten in einigen RILs. Des Weiteren traten neue Marker auf, die
zuvor nicht in den Elternlinien festgestellt werden konnten. Das
Auftreten neuer Marker kann durch Rekombination zwischen
Restriktionsfragmenten erklärt werden, welche die AFLP-Marker
begrenzen. Die RILs werden nun von unseren Kooperationspartnern zum
Aufbau einer genetischen Karte verwendet (Prof. Sami Doganlar und
seine Arbeitsgruppe, Universität Antalya, Türkei).
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uni-goettingen.de/oai:ediss.uni-goettingen.de:11858/00-1735-0000-000D-EF3B-E |
| Date | 28 October 2011 |
| Creators | Syed, Rehana Naz |
| Contributors | Karlovsky, Petr Prof. Dr. |
| Source Sets | Georg-August-Universität Göttingen |
| Language | English |
| Detected Language | German |
| Type | doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/ |
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