Mechanismen der Saponinbiosynthese, deren Auswirkung auf Sekundärmetabolite und Nährstoffverfügbarkeit in ‚süßen‘ und ‚bitteren‘ Quinoasamen

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Jan Frank, Ph.D.; Professorin Dr. Sandra Schmöckel
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenbau, Pflanzenernährung, Agrartechnik
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 495517445

Quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) ist eine wichtige Kulturpflanze in den Anden und wird als populäres Lebensmittelprodukt in Europa gehandelt. Quinoa hat aufgrund seiner Stresstoleranz, genetischen Vielfalt, Ernährungsqualität und potenziellen geringen Produktionskosten, ein hohes Potenzial zur Nahrungssicherung beizutragen. Die Vereinten Nationen erklärten das Jahr 2013 zum Jahr des Quinoas und auch die FAO hebt die Ernährungvorteile und landwirtschaftliche Anpassung Quinoas besonders hervor.Quinoasamen enthalten essentielle Mikronährstoffe wie Vitamin E, Provitamin-A Carotenoide und Mineralien, aber auch antinutritive Saponine. Diese Saponine haben einen bitteren Geschmack und müssen vor dem Verzehr entfernt werden. Dieser Prozess ist zeit- und ressourcenaufwändig und erhöht die Produktionskosten. Pflanzenzüchterische Bemühungen fokussieren sich auf Quinoa Akzessionen mit einem geringen Saponingehalt (‚süß‘). In Blütenständen von „süßen“ Akzessionen beobachten wir eine transkriptionelle Herunterregulierung vieler Gene im Mevalonat (MVA) Syntheseweg, welcher zur Saponinbiosynthese führt. Der Syntheseweg spielt auch eine Rolle in der Produktion von Sekundärmetaboliten wie Vitaminen und Sterolen. Dies wirft die Frage auf, ob die Herrunterregulierung des MVA Syntheseweges in ‚süßen‘ Quinoas auch einen Einfluss auf die Inhaltstoffe, Verdaulichkeit und Aufnahme der wichtigen Sekundärmetabolite wie Carotinoide, Vitamin E und Phytosterole hat, die aus dem gleichen Biosyntheseweg wie Triterpen-Saponine stammen. Dieses Projekt bringt Experten aus den Bereichen Pflanzenwissenschaften, Pflanzensaponinen und menschlicher Ernährung zusammen, um die Mechanismen zu untersuchen, die die Saponin- und Nährstoffsynthese in Quinoa regulieren, und ihre Auswirkungen auf die Verdauung und die Bioverfügbarkeit essentieller Nährstoffe für den Menschen untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen