Einfluss von Nährstoffversorgung und Stress auf die Biosynthese von phenolischen Substanzen (Fagopyrin, Rutin, Hypericin und Chlorogensäure) in Buchweizen

Mehrere Forschungsgruppen weltweit berichteten über den gesundheitsfördernden Einfluss von Buchweizen (F. esculentum), vor allem durch den hohen Gehalt an Fagopyrin. Die biochemischen und physiologischen Prozesse in Buchweizen, die die Synthese von Fagopyrin beeinflussen, sind wenig untersucht. Die neuen Erkenntnisse über die Biosynthesewege können dazu beitragen, dass eine effiziente Methode zur Gewinnung der bioaktiven Substanz entwickelt wird. Das Projekt lieferte Informationen über den Einfluss von Nährstoffen, Präkursoren und Elicitoren auf die Regulation der in der Biosynthese von Fagopyrin involvierten Gene. Die Rolle von Fagopyrin-Vorstufen (Emodinanthron, Emodin und Emodindianthrone) und von involvierten Genen auf die Biosynthese der Typ III-Polyketid Fagopyrin in Buchweizen in vitro Kulturen wurde untersucht. Dabei wurden die in vitro Zell- und Wurzelkulturen unter verschiedenen Lichtverhältnissen und Stickstoffkonzentrationen kultiviert. Die im Projekt erhaltenen Ergebnisse liefern Informationen über die Synthese von Fagopyrin und anderen für die menschliche Gesundheit relevanten phenolischen Substanzen wie Hypericin, Rutin und Chlorogensäure. Es wurde ein Zusammenhang zwischen der Akkumulation von Fagopyrin und Hypericin bestätigt.
Bild1

Development of hairy roots from different explant sources of F. esculentum (A) roots (B) leaves (C) stems within ten days after inoculation with A. rizogenes strain A4

English Summary

Despite several repotis on the preventive influence ofbuckwheat against human diseases, very little study has been carried out on the biochemical and physiological processes in buckwheat. A better understanding of the biosynthetic pathways can be used for the establishing of method for the production of bioactive compound fagopyrin. The proposed study aims to gain knowledge on the underlying genes involved in the regulation of the biosynthesis of fagopyrin in buckwheat plants (F. esculentum) and the effect of nutrients, precursors and elicitors on the biosynthetic pathways of fagopyrin. Particularly the research work will be focused on elucidating the effects of the precursors (emodin anthrone, emodin and emodin dianthrone) and candidate genes involved in the biosynthesis ofthe type lil polyketide compound fagopyrin in in vitro of buckwheat plants under the different light conditions and nitrogen supply. The results obtained during the implementation of this project will present an integrated view on the synthesis of fagopyrin and other phenolics as rutin and chlorogenic acid in buckwheat plants of different origin. The existing relation between the accumulation and biosynthesis of fagopyrin and hypericin will be proved. Developing technology of extraction and purification of fagopyrin from buckwheat plants is planned. Technology of using buckwheat seedlings with high phenolics content for bread processing will be developed.

Publikationen

Sytar O, Smetanska I.2015. The contribution of buckwheat genetic resources to health and dietary diversity. Journal of Biotechnology & Biomaterials, DOI: 10.4172/2155-952X.S1.038, 5:2 O Sytar, A Kosyan, N Taran, I Smetanska.2014. Anthocyanin’s as marker for selection of buckwheat plants with high rutin content. Gesunde Pflanzen 66 (4), 165-169 Sytar O, Borankulova A, Hemmerich I, Rauh C, Smetanska I. 2014. Effect of chlorocholine chlorid on phenolic acids accumulation and polyphenols formation of buckwheat plants. Biological research (Impact Factor 1.13), doi:10.1186/0717-6287-47-19, ISSN 0717-6287, 47(19) Sytar O, Smetanska I. 2014. Effect of chlorocholine chlorid on phenolic acids and polyphenols in buckwheat plants. ESNA Meeting, 3-6. September, Bolzano, Italy, 34

Publications

Ade-Omowaye , B.; Smetanska, I.; Mamdouh, D. (2021): Potential Industrial Applications of Bambara Groundnut. Food and Potential Industrial Applications of Bambara Groundnut 2021. DOI: 10.1007/978-3-030-73920-1_12
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Mohammed, D.; Gabr, A.; Smetanska, I. (2021): Genetic Stability, Phenolic, Flavonoid, Ferulic Acid Contents, and Antioxidant Activity of Micropropagated Lycium schweinfurthii Plants. Plants 10, 2089 (10), S. 1-16. DOI: 10.3390/plants10102089
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Smetanska, I.; Alharthi, S.; Selim, K. (2021): Physicochemical, antioxidant capacity and color analysis of six honeys from different origin. Journal of King Saud University - Science (Elsevier) 33, 101447 (5), S. 1-9. DOI: 10.1016/j.jksus.2021.101447
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Sytar , O.; Bosko, P.; Zivchak, M.; Brestic, M.; Smetanska, I. (2018): Bioactive Phytochemicals and Antioxidant Properties of the Grains and Sprouts of Colored Wheat Genotypes. Molecules 23, 2282 (9), S. 1-14. DOI: 10.3390/molecules23092282
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Smetanska, I. (2015): Einfluss von Nährstoffversorgung und Stress auf die Biosynthese von phenolischen Substanzen (Fagopyrin, Rutin, Hypericin und Chlorogensäure) in Buchweizen.