Wissenschaftler des Biologischen Instituts der Staatlichen Universität Tomsk entwickeln im Rahmen des strategischen Projekts "Ingenieurbiologie" Wege, um den Gehalt an biologisch aktiven Substanzen in Heil- und landwirtschaftlichen Pflanzen zu erhöhen, berichtet Pressedienst der TSU. Die Forschung wurde durch das Bundesprogramm „Schwerpunkt 2030“ gefördert.
„Wir untersuchen die Regulierung der Synthese von Sekundärmetaboliten der beliebtesten Nahrungspflanzen der Russen – Gurke und Kartoffel, sowie Heilpflanzen – bittere Orgaadai und Lychnis calcedony“, sagt Ekaterina Boyko, Forscherin am Institut für Pflanzenphysiologie, Biotechnologie und Bioinformatik des Biologischen Instituts der TSU. - Sekundäre Metaboliten haben im Gegensatz zu Primären eine funktionelle Bedeutung nicht auf Zellebene, sondern auf Ebene der ganzen Pflanze. Sie erfüllen „ökologische“ Funktionen: Sie schützen die Pflanze vor Schädlingen und Krankheitserregern, beteiligen sich an der Fortpflanzung und sorgen für die Interaktion der Pflanzen untereinander und mit anderen Organismen im Ökosystem.
Für den Menschen sind sekundäre Pflanzenstoffe eine wertvolle Quelle nützlicher Verbindungen, die nicht nur für die Pharmakologie, sondern auch für die Lebensmittelindustrie, die Parfümerie- und Kosmetikindustrie und andere vielversprechend sind.
Die Untersuchung des Gehalts an Sekundärmetaboliten in landwirtschaftlichen Nutzpflanzen wird indirekt die Qualität von Nahrungsmitteln und die medizinischen Eigenschaften von Pflanzen verbessern. Darüber hinaus kann die Untersuchung dieser Prozesse bei altbekannten Vertretern der Flora neue Eigenschaften aufdecken und deren Einsatzgebiete erweitern.
Die Definition von „responsiven“ Syntheseprozessen im Zuge neuer Studien wird es den TSU-Biologen künftig ermöglichen, Signalmoleküle (zB Gastransmitter, Calcium) direkt zu „verbinden“, um die Produktion von Sekundärmetaboliten zu beschleunigen. Das ist in Zukunft der Weg zur gezielten Veränderung des Erbguts.
„Wir kommen vorerst ohne die Einführung neuer Designs aus“, erklärt Projektleiterin Irina Golovatskaya. – Zu Beginn der Reise suchen wir mit Hilfe von Phytohormonen nach Schaltstellen im Stoffwechsel von Flavonoiden (viele davon Pflanzenfarbstoffe). Uns interessiert, wie sich die Wege zur Synthese von Sekundärmetaboliten in verschiedenen Pflanzenmodellen unterscheiden oder ähnlich sind. Zum Beispiel, welche Gruppen von Flavonoiden als Reaktion auf die Wirkung eines Wachstumsregulators externen Ursprungs gebildet werden, seine Größe und Art, welche Wachstumsreaktion von Pflanzen oder Zellkulturen folgt. Dabei werden die natürlichen Anpassungsfähigkeiten von Kulturzellen oder Pflanzen genutzt, ohne bisher das Genom zu verändern.
Letztendlich werden die Forschungsergebnisse der TSU-Biologen zur Schaffung umweltfreundlicher und hochproduktiver Linien landwirtschaftlicher Nutzpflanzen sowie von Heilpflanzen mit einem hohen Gehalt an biologisch aktiven Substanzen beitragen.