Influence of exogenous factors on glucosinolate accumulation in horseradish (Armoracia rusticana Gaertn., Mey. & Scherb.)

Alnsour, Mohammad

Glucosinolate (GS) sind sekundäre Pflanzenstoffe, die in Meerrettich (Armoracia rusticana) vorkommen. In Meerrettichwurzeln werden vor allem die GS Sinigrin (2-Propenyl-Glucosinolat) und Gluconasturtiin (2-Phenylethyl-Glucosinolat) akkumuliert, die zusammen etwa 90% des gesamten GS-Gehaltes ausmachen. Allerdings ist der Einfluss abiotischer Faktoren auf die GS-Akkumulation nur wenig verstanden. Um diese Lücke zu schließen, wurden der Einfluss von Schwefel, Trockenheit, Salzgehalt und Signalmolekülen (Abscisinsäure und Salicylsäure) auf den Sekundärstoffwechsel untersucht. Um dabei auch die Auswirkungen auf den pflanzlichen Stressmetabolismus abschätzen zu können, wurden die Konzentrationen an γ Aminobuttersäure als Indikator für pflanzlichen Stress bestimmt. Studien mit In-vitro-Pflanzen zeigten, dass die GS-Konzentrationen stark durch Sulfat beeinflusst werden. Darüber hinaus reagieren sie sehr stark auf Trockenheit, Salzgehalt und die Applikation von Phytohormonen. Diese Behandlungen führen zum Teil zu deutlichen Anstiegen der Glucosinolat-Konzentrationen im Vergleich zu den Standardpflanzen, allerdings waren die Reaktionen auf die verschieden Stressbehandlungen zum Teil sehr unterschiedlich. Feldexperimente, in denen durch Regenschutzdächer Wassermangel induziert wurde, bestätigten, dass Trockenheit eine erhebliche Steigerung der GS-Konzentrationen zur Folge hat. Die Applikation von Salicylsäure verursachte ebenfalls eine Steigerung der GS-Konzentrationen in den Blättern, allerdings führte dies nicht zu einer Erhöhung der Konzentrationen in den Wurzeln. In einer zweiten Serie von Feld-Experimenten wurde versucht, ohne den Einsatz von Regenschutzdächern die Wasserversorgung der Meerrettichpflanzen zu modifizieren. Leider konnte aufgrund der feuchten Sommer bei diesen Feldversuchen kein Trockenstress induziert werden.

Glucosinolates (GS) are plant secondary metabolites, mainly occurring in the Brassicaceae family. Horseradish (Armoracia rusticana) is a crop containing the glucosinolates sinigrin (2-propenyl glucosinolate) and gluconasturtiin (2-phenylethyl glucosinolate), which together account for about 90% of its total GS content. Up to now, the impact of abiotic factors on glucosinolate accumulation is only little understood and systematic studies are rare. To close this gap, the influence of sulfur, drought, salinity and signalling molecules, such as abscisic acid (ABA) and salicylic acid (SA), had been investigated systematically. In order to estimate the effects of the treatments on plant stress metabolism, γ aminobutyric acid (GABA) concentrations as stress indicator were determined, too. In vitro studies revealed that GS concentrations are strongly influenced by sulfur. Moreover, GS concentrations were highly responsive to drought, salinity and ABA, resulting in huge increases of GS concentrations in comparison to control plants. However, GS accumulation patterns in response to stress and ABA were different, indicating different effects on GS metabolism. Rain shelter experiments revealed that drought induces a considerable increase in GS concentrations. SA applied to the plant roots caused also an enhancement of GS concentrations in the leaves. However, the GS concentrations in the roots were not affected. In a third row of experiments, Armoracia was cultivated in the field without rain shelter; water shortage should be induced by special means of cultivation. Unfortunately, drought and salinity could not be properly induced in the field due to humid summer in Germany.

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Alnsour, Mohammad: Influence of exogenous factors on glucosinolate accumulation in horseradish (Armoracia rusticana Gaertn., Mey. & Scherb.). 2013.

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