Biosynthese und Analytik von Sesquiterpenen in Weinbeeren (Vitis vinifera)
May, Bianca - Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn (2015)
Mit dem Sesquiterpen Rotundon wurde 2008 erstmals ein Sesquiterpen als Schlüsselaromastoff im Wein identifiziert. Bis dato lagen nur wenige Informationen zu Sesquiterpenen in Vitis vinifera vor. Ziel dieser Arbeit war es daher, Untersuchungen zur Biosynthese und Analytik von Sesquiterpenen in Weinbeeren (Vitis vinifera) durchzuführen. Zudem wurde der Einfluss von Methyljasmonat auf die Sesquiterpenbiosynthese untersucht.
Über die angewandte HS-SPME-Technik konnten mehr als 30 verschiedene Sesquiterpene nachgewiesen werden. Die nachgewiesenen Sesquiterpene werden in der Wachsschicht der Beere angereichert und von dort emittiert. Das Sesquiterpenprofil unterliegt einer reifebedingten Veränderung. Aber auch zwischen den Rebsorten bestehen zum Teil deutliche Unterschiede. Die untersuchten Proben umfassten weiße und rote, monoterpenarme- und -reiche Rebsorten. Die Unterschiede im Sesquiterpenprofil waren nicht auf diese Klassifizierungen zurückzuführen, sondern rebsortenspezifisch. Vor allem Gewürztraminer und Cabernet Sauvignon grenzten sich deutlich von den anderen untersuchten Rebsorten ab. Rebsorten wie Syrah, Lemberger und Riesling wiesen sehr ähnliche Profile auf.
Weiterhin wurde durch Applikation von d2-DOX und d2-MVL die Beteiligung der Biosynthesewege (DOXP- und MVA-Weg) an der Sesquiterpenbiosynthese untersucht. Hierbei konnte gezeigt werden, dass beide Biosynthesewege zur Generierung von Sesquiterpenen in Vitis vinifera beitragen können. Demzufolge findet ein Transfer von Isoprenoid-Intermediaten vom Plastid zum Cytoplasma statt. Da nur ein geringer Einbau von d2-MVL in Terpene plastidären Ursprungs (Mono- und Diterpene) erfolgte, kann auf einen limitierten Import von Intermediaten in die Plastiden geschlossen werden. Dies entspricht dem mittlerweile für mehrere Pflanzenspezies nachgewiesenen einfach gerichteten Transportmodell vom Plastid zum Cytoplasma. Die Markierungsstudien bestätigten zudem, dass die Biosynthese von Sesquiterpenen im Exokarp der Beere lokalisiert ist. Im Mesokarp konnte keine biosynthetische Aktivität festgestellt werden. Über eine enantioselektive Analyse konnte in Reifenstadium (R)-Germacren D nachgewiesen und über das Einbaumuster der zugrundeliegende Cyclisierungsmechanismus identifiziert werden. Über diesen Cyclisierungsmechanismus lassen sich ebenfalls andere Sesquiterpene ableiten. Zudem führte die Applikation von Methyljasmonat zur Induktion der Biosynthese von Sesquiterpenen, Monoterpenen, Homoterpenen (DMNT) und Indol. Die zusätzliche Applikation von d2-DOX bestätigte die methyljasmonatinduzierte de novo Biosynthese der Terpene, die bereits innerhalb weniger Stunden nach Applikation nachweisbar war.