Molekulare Evolution der Pyrrolizidin-Alkaloid-Biosynthese im Tribus Crotalarieae (Fabaceae)

• Antragsteller: Professor Dr. Dietrich Ober
• Fachliche Zuordnung: Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 382226812

Pyrrolizidin-Alkaloide (PAs) sind eine Gruppe von giftigen Verbindungen, die von Pflanzen als Teil ihrer chemischen Verteidigung gegen Herbivore gebildet werden. Sie kommen in zahlreichen, miteinander nicht näher verwandten Familien der Angiospermen vor. Untersuchungen des ersten spezifischen Enzyms der PA-Biosynthese, der Homospermidin-Synthase (HSS), legt nahe, dass der Biosyntheseweg mehrmals unabhängig in der Evolution der Angiospermen entstanden ist. Eine dieser Linien sind die Leguminosen (Fabaceae), die drittgrößte Familie innerhalb der Blütenpflanzen, innerhalb der nur zwei Gattungen beschrieben sind, die PA-produzierende Arten enthalten: Crotalaria und Lotononis. Kürzlich konnten wir zeigen, dass die PA-Biosynthese zumindest in Crotalaria eine erfolgreiche Symbiose mit Rhizobien voraussetzt. Daher sind Crotalaria und verwandte Arten nun ein einzigartiges System, um die Physiologie und Evolution dieser Verknüpfung von Nodulation und Alkaloid-Biosynthese zu untersuchen. In diesem Projekt werden wir die Lokalisation und Regulation der PA-Biosynthese untersuchen, um sie mit den Daten verwandter Arten zu vergleichen, die durch die Bildung von Chinolizidin-Alkaloiden (QAs) charakterisiert sind. Untersuchungen der Alkaloidprofile und der Sequenzen, die für die HSS und der zu ihr paralogen Desoxyhypusin-Synthase kodieren, werden das Verständnis zur Evolution der PA-Biosynthese in den Crotalarieae verbessern, einer Eigenschaft, die vermutlich in QA-produzierenden Vorfahren ihren Ursprung hat.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Großgeräte: GC-MS
• Gerätegruppe: 1700 Massenspektrometer