Institut für ökologische Chemie, Pflanzenanalytik und Vorratsschutz
Der pflanzliche Stoffwechsel generiert eine ungeheure Vielfalt von niedermolekularen Verbindungen, sogenannte Metaboliten. Diese sind zum einen in grundlegende Stoffwechselprozesse (Primärstoffwechsel), die dem Erhalt der Lebensfunktion und der Reproduktion der Pflanzenzelle dienen, involviert. Zum anderen werden im pflanzlichen Sekundärstoffwechsel spezialisierte Metaboliten gebildet, die zur spezifischen Anpassung der Pflanze an ihre abiotische und biotische Umwelt benötigt werden. Im Gegensatz zum Primärstoffwechsel, unterscheiden sich die Produkte des pflanzlichen Sekundärstoffwechsels in Abhängigkeit von Art und Unterart und zeigen eine extrem hohe chemische Diversität. Zudem ist ein Großteil der pflanzlichen Sekundärmetaboliten strukturell noch nicht charakterisiert. Um zu untersuchen, wie genetische Faktoren und Umweltfaktoren das metabolische Profil eines pflanzlichen Gewebes oder Organes beeinflussen, werden leistungsfähige analytische Methoden auf Basis der Massenspektrometrie benötigt, die einerseits eine qualitative (strukturelle) als auch eine quantitative Analyse eines breiten Spektrums von Metaboliten ermöglichen. Im Rahmen dieses Projektes werden auf Basis der Ultrahochleistungsflüssigchromatographie-Elektrospray-Quadrupol-Flugzeitmassenspektrometrie-Plattform (UHPLC/ESI-QTOFMS) analytische Verfahren entwickelt, die ein umfassendes Metaboliten-Profiling in ausgewählten Kulturpflanzen (z. B. Raps, Kartoffel, Weizen, Senf, Speisezwiebel) und Wildpflanzen (z. B. Barbarea vulgaris, Zataria multiflora, Glycyrrhiza spp.) ermöglichen. Dafür werden standardisierte Protokolle für Probennahme, Probenlagerung und Probenhomogenisierung, sowie für Extraktion, chromatographische Trennung und massenspektrometrische Detektion etabliert. Zudem wird eine Auswahl abundanter Primär- und Sekundärmetabolite durch Retentionszeit, Elementzusammensetzung und stoßinduzierte Fragmentionenspektren charakterisiert. Die dabei gewonnenen analytischen Daten werden in einer Datenbank katalogisiert.
Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft
