Identifizierung und Regulation der Gene des Stilbenbiosyntheseweges am Beispiel der Weinrebe

• Antragsteller: Professor Dr. Jochen Bogs; Professor Dr. Thomas Rausch
• Fachliche Zuordnung: Genetik und Genomik der Pflanzen ; Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 278267466

Stilbene sind pflanzliche Phytoalexine, die von bestimmten Pflanzenspezies in verschiedenen biotischen und abiotischen Stresssituationen gebildet werden. In den letzten Jahren gerieten Stilbene auf Grund ihrer potentiell gesundheitsfördernden Wirkung auch in den Fokus der medizinischen Forschung. Derzeit sind über 1000 verschiedene Stilbene aus 72 Pflanzenspezies, zu denen Nutzpflanzen wie die Erdnuss, Blaubeere und Weinrebe gehören, bekannt. Pflanzen synthetisieren Stilbene im vegetativen Gewebe, aber auch in den Früchten, die als Nahrungsmittel oder zur Herstellung von Säften und Wein dienen. Im Gegensatz zur der Vielzahl an bekannten Stilbenen mit sehr unterschiedlichen biologischen Eigenschaften, sind bisher nur zwei Enzyme des Stilbenbiosyntheseweges identifiziert und beschrieben worden. Die Vielzahl der Modifizierungen des Stilbengrundgerüstes und der Transport der Stilbene bedingen weitere bisher unbekannte Gene und Genprodukte, die für diese Prozesse verantwortlich sind. Auch die Regulation der Stilbenbiosynthese war auf molekularer Ebene lange Zeit unbekannt, bis kürzlich die spezifische Regulation der Stilbensynthese der Weinrebe durch die zwei Transkriptionsfaktoren (TF) VvMYB14 und VvMYB15 aufgezeigt werden konnte (Höll et al., 2013). Durch die Überexpression dieser TF und die anschließende Mikroarray, RNA-seq und Chromatin Immunopräzipitation (ChiP) Analyse sollen im beantragten Projekt zunächst die Zielgene der TF identifiziert werden. Dadurch können bisher noch nicht beschriebene Gene des Stilbenmetabolismus analysiert und deren Regulation detailliert untersucht werden. Durch die ektopische Expression dieser neuen, strukturellen Gene sollen die Genprodukte biochemisch charakterisiert werden. Des Weiteren sollen genetische Unterschiede zwischen Rebsorten bzw. Arten und Umwelteinflüssen, die im Zusammenhang mit der Regulation des Syntheseweges und der Optimierung des Stilbengehaltes der Weinrebe stehen, analysiert werden. Die Ergebnisse des beantragten Forschungsprojektes werden daher zum besseren Verständnis der molekularen Grundlagen der bisher noch kaum untersuchten Stilbenbiosynthese und deren Regulation in Pflanzen beitragen. Die Kenntnisse der molekularen Unterschiede zwischen Rebsorten/Arten und der Umwelteinflüsse auf den Stilbenmetabolismus eröffnen die Möglichkeit durch die Züchtung von neuen Weinrebensorten und Entwicklung angepasste Anbauverfahren den Stilbengehalt der Weinrebe zu optimieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen