Glanduläre Trichome: Mehr Licht – mehr Terpenoide.
Glanduläre Trichome auf der Blattoberfläche verschiedener Pflanzen produzieren einige wichtige Sekundärmetabolite in großen Mengen, was sie als metabolische Zellfabriken interessant macht. Laut einem 2017 von IPB-Wissenschaftlern vorgeschlagenem Modell (Balcke et al.) können bestimmte Trichome die benötigte Energie für ihre außerordentliche Sekundärstoffproduktion größtenteils aus der Photosynthese gewinnen, zu der sie aufgrund des Vorhandenseins von Chloroplasten und funktionierenden Photosynthese-Systemen in der Lage sind. Dennoch ist noch immer nicht vollständig geklärt, wie der Primärstoffwechsel aus der Photosynthese den Sekundärstoffwechsel der Drüsentrichome beeinflusst.
Im Verbund mit Partnern aus Düsseldorf und Aachen haben IPB-Wissenschaftler nun den Stoffwechsel im photosynthetisch aktiven Drüsentrichom Typ VI einer Solanum lycopersicon-Sorte rekonstruiert. Mit Hilfe von bereits veröffentlichten Transkriptom- und Metabolomdaten und anhand des von Balcke et al. vorgeschlagenen Modells simulierten die Trichom-Experten die Auswirkungen der Photosynthese-Aktivität auf die metabolische Produktivität der Trichome. Dabei konnten sie in der Simulation einen Anstieg der trichomalen Terpenoidproduktion mit steigender Lichtintensität beobachten. Zudem prognostizierten die Wissenschaftler die Produktion von diversen Terpen-Klassen unter verschiedenen Lichtverhältnissen.
Die rechnerischen Vorhersagen wurden im Anschluss experimentell bestätigt, wobei vor allem eine signifikante Erhöhung der Biosynthese von Monoterpenen nachgewiesen wurde, während die Sesquiterpenproduktion bei höherer Lichtintensität unverändert blieb. Aufgrund des erhöhten Energieniveaus, so die Erklärung der Wissenschaftler, werden die gebildeten Kohlenstoffe eher in Aufbau- also Biosyntheseprozesse eingeschleust, als in abbauende Reaktionen. Die Ergebnisse dieser Arbeit können künftig als Orientierungshilfe für die Planung neuer Experimente dienen, die die Modulation der Terpenoidproduktion zum Ziel haben.
