Regulation der Biosynthese von Sekundärmetaboliten und praktische Nutzung von Pflanzenextraktem am Beispiel von Streptomyces bottropensis und Plasmopara viticola

Abstract

Bakterielle sowie pflanzliche Sekundärmetaboliten bilden ein außerordentlich großes Reservoir an Stoffen, welche gegen Erkrankungen bei Säugetieren aber auch zum Schutz von Pflanzen gegenüber Phytopathogenen genutzt werden können. Während die Suche nach praktisch nutzbaren Naturstoffen seit Jahrzehnten intensiv betrieben wird, ist die biologische Funktion bei der Mehrheit dieser Stoffe völlig unbekannt. In der Phytopathologie verbinden sich die beiden Forschungsrichtungen, da Sekundärmetaboliten zum einen als Virulenz- bzw. Pathogenitätsfaktoren von Krankheitserregern wirken und Naturstoffe zum anderen als Leitsubstanzen für die Entwicklung von Pflanzenschutzmitteln dienen können. Neben direkten Wirkungen von Sekundärmetaboliten auf pflanzliche Schaderreger spielen viele bioaktive Stoffe auch bei der Regulation komplexer Sachverhalte eine wichtige Rolle. Ziel der hier präsentierten Untersuchungen ist es, den Einfluss des aus Streptomyces bottropensis isolierten bioaktiven Pyridons Iromycin A bei der Penetration von Kartoffeln näher zu untersuchen. Die Fähigkeit von Streptomyceten Wirtspflanzen befallen zu können, korreliert direkt mit dem Produktionsvermögen des Phytotoxins Thaxtomin A. Als ein essentieller Schritt der Thaxtomin A Biosynthese ist das Einwirken einer bakteriellen Stickstoffmonoxid-Synthase (NOS) anzusehen. Da Iromycine als bekannte NO Synthase-Inhibitoren fungieren, wurde zunächst anhand von Fütterungsexperimenten der Einfluss von Iromycin A auf die Thaxtomin A Produktion überprüft. Bei HPLC-DAD sowie HPLC-MS Auswertungen ergaben sich eine dosisabhängige Verringerung der Thaxtomin A Produktion bei Verwendung zweier unterschiedlicher phytopathogener Stämme von Streptomyces spp.. Es kann daher vermutet werden, dass Iromycin A einen direkten Einfluss auf die Thaxtomin A Biosynthese ausübt und somit auch ein Einfluss auf die Pathogenität eines Stammes einhergeht. Hierauf aufbauend wurden im Weiteren Untersuchungen zur Produktionsdynamik von Iromycinen und Thaxtomin in planta sowie der Einfluss der Einzelmetaboliten auf das pflanzliche Wachstum geprüft. Analog zu den Fütterungsexperimenten wurde neben der Detektion der Sekundärmetaboliten mittels HPLC-DAD und HPLC-MS auch die bakterielle Biomasse mittels quantitativer Real-Time PCR ermittelt. Neben der Regulation der Biosynthese von Sekundärmetaboliten wurden im Rahmen dieser Arbeit auch ergänzende Untersuchungen zur praktischen Nutzung von Pflanzenextrakten bei der Bekämpfung des Falschen Mehltaus der Rebe (Plasmopara viticola) durchgeführt. Hierbei standen neben einem bereits etablierten Bioassay die Optimierung der Extraktion von Pflanzeninhaltsstoffen als auch der Einfluss der Pflanzenextrakte auf das intrazellulare Wachstum des Oomyceten im Mittelpunkt der Arbeiten.