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Die Oberfläche der Pflanzen spielt eine wichtige Rolle bei deren Wechselwirkungen mit ihrer Umwelt, insbesondere ihrer Fähigkeit sich gegen biotische und abiotische Stressfaktoren zu schützen. Die äußere epidermale Zellschicht grenzt das Innere einer Pflanze von ihrer Umgebung ab und besitzt aufgrund dieser Lokalisierung einige besondere Eigenschaften. Eines dieser Merkmale sind spezielle Ausstülpungen auf den oberirdischen Teilen der Pflanzen. Diese Oberflächenstrukturen, oder Trichome, existieren in einer großen Vielfalt an Form, Größe, Struktur und Stoffwechselaktivität. Trotz dieser Diversität können Trichome in zwei Hauptkategorien eingeordnet werden, nämlich anhand ihrer Fähigkeit große Mengen an Metaboliten zu synthetisieren und zu sekretieren. Nichtglanduläre Trichome, oder Haare, produzieren unspezifische Metabolite und bilden ein äußeres Schutzschild der Pflanze. Die Modellpflanze Arabidopsis thaliana beispielsweise, besitzt ausschließlich einzellige, nichtglanduläre Trichome. Im Gegensatz dazu, besitzen glanduläre Trichome an ihren Enden bis zu einem Dutzend Drüsenzellen, die als zelluläre Fabriken unzählige Metabolite produzieren, sekretieren und in einigen Fällen auch speichern. Dies sind im Allgemeinen hydrophobe Verbindungen, wie beispielsweise Terpenoide oder Fettsäurederivate. Sie können volatil sein, wie die ätherischen Öle vieler Duftstoff- und Heilpflanzen, oder sie werden als klebrige Harze ausgebildet, die häufig als Insektenfallen dienen. Glanduläre und nichtglanduläre Trichome können auf derselben Pflanze vorkommen. Darüber hinaus ist es nicht selten, dass gleichzeitig verschiedene Typen von glandulären Trichomen ausgebildet werden, was zu einer komplexen Zusammensetzung der Blattoberfläche führt.

Abbildung 1:Scanningelektronenmikroskopische Aufnahme der Blattoberfläche von (A) Solanum lycopersicum (WVA106) und (B) S. habrochaites (LA 1777). Die Pfeile kennzeichnen glanduläre Trichome vom Typ VI, die in Wild- und Kulturtomaten eine unterschiedliche Morphologie aufweisen.
Abbildung 1:
Scanningelektronenmikroskopische Aufnahme der Blattoberfläche von (A) Solanum lycopersicum (WVA106) und (B) S. habrochaites (LA 1777). Die Pfeile kennzeichnen glanduläre Trichome vom Typ VI, die in Wild- und Kulturtomaten eine unterschiedliche Morphologie aufweisen.

Die Tatsache, dass die Biosynthese der sekretierten Verbindungen in den glandulären Zellen stattfindet, hat die Aufklärung der involvierten Reaktionswege erleichtert, vor allem durch den Einsatz von Expressed Sequence Tags (ESTs). Glanduläre Trichome produzieren zudem eine Anzahl industriell relevanter Verbindungen. Dies sind zum Beispiel die aromatischen und duftenden ätherischen Öle vieler Lippenblütengewächse wie Minze, Basilikum, Lavendel, Thymian, Salbei und Oregano. Aber auch pharmazeutisch wirksame Substanzen werden in den Trichomen synthetisiert wie beispielsweise das Artemisinin des Süßen Wermuts (Artemisia annua). Dieses Sesquiterpen wird derzeit als neues Heilmittel gegen Malaria getestet. Darüber hinaus wurde eine Funktion der sekretierten Metabolite bei der Abwehr von Insekten nachgewiesen. Nicht zuletzt sind die sekretorischen Zellen der glandulären Trichome als stoffwechselaktive Zellenfabriken ein interessantes Ziel für die Produktion neuer Verbindungen in größerem Maßstab (Metabolic Engineering).


Unsere Forschungsgruppe ist vor allem an der Biologie glandulärer Trichome interessiert. Wir untersuchen dabei insbesondere die Themenkomplexe Terpenoidbiosynthese, Metabolic Engineering und Entwicklung. Unsere Modellpflanzen gehören zur Familie der Nachtschattengewächse. Tomate und Tabak bieten gute genetische Ressourcen, umfangreiche Transkiptomsequenzen, interessante natürliche Variationen und genetische Diversität. Darüber hinaus wurde erst kürzlich das Genom der Kulturtomate (Solanum lycopersicum) entschlüsselt und 100 weitere Genome anderer Nachtschattengewächse sollen in naher Zukunft sequenziert werden. Dies bietet eine gute Grundlage für die Identifizierung und Charakterisierung neuer Gene.

Diese Seite wurde zuletzt am 06.02.2017 geändert.

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