Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät

Institut für Biowissenschaften

Fachgebiet: Biochemie

Betreuer: Prof. Dr. Birgit Piechulla



Diplombiologin Jana Große
(e-mail: jana.grosse@med.uni-rostock.de )

Charakterisierung der floralen (E)-ß-Ocimenproduktion in Mirabilis jalapa L.

Mirabilis jalapa zeichnet sich durch die streng regulierte Blütenöffnung und Emission des floralen Volatils (E)-β-Ocimen aus. Die für dessen Produktion verantwortliche (E)-β-Ocimensynthase ((E)-β-OS) konnte in den Blüten der Mirabilis jalapa charakterisiert werden. Das single-product-Enzym liegt als Monomer von rund 80 kDa vor und weist u.a. eine hohe Temperaturtoleranz auf. Die in vivo-Aktivität der (E)-β-OS korrelierte mit der Emission und dem im Gewebe nachweisbaren (E)-β-Ocimen. Histologische Analysen zeigten keine entwicklungsabhängige Monoterpenakkumulation im für die Emission verantwortlichen Blütengewebe. Dies deutet auf eine simultane Synthese und Emission des (E)-β-Ocimens hin. Der nachweislich im Verlauf der Anthese abnehmende Stärkegehalt der Blüten kann einerseits mit der Bedeutung der Stärke als Reservestoff für das florale Längenwachstum in Zusammenhang stehen. Andererseits weist der ähnliche zeitliche Verlauf von (E)-β-Ocimenproduktion und Stärkeabbau auf eine direkte Korrelation von Stärkeabbau und VOC-Produktion hin. Durch Anreinigung des Enzyms in Verbindung mit ESI-MS konnten Peptidsequenzen für die Ableitung von für Mirabilis jalapa spezifischen (E)-β-OS-Primern identifiziert werden, die zukünftig für die Isolierung des die (E)-β-OS codierenden Gens zur Verfügung stehen.

Mirabilis jalapa displays a strongly regulated flower opening process and emission of the floral volatile (E)-β-ocimene, which is produced by the (E)-β-ocimene synthase ((E)-β-OS). This enzyme could be characterized in flowers of Mirabilis jalapa. It is a single-product monoterpene synthase monomer of approximately 80 kDa with a high temperature tolerance. The in vivo activity of the (E)-β-OS correlates with the emission of (E)-β-ocimene and the content of the volatile in the emitting tissue. Histological analyses showed no developmentally regulated accumulation of monoterpene in the emitting tissue. This indicates a process of simultaneous synthesis and emission of (E)-β-ocimene. The demonstrated decrease in the floral starch content during anthesis could on one hand indicate that this decrease in starch concentration is correlated to the floral elongation. However, on the other hand the parallel processes of (E)-β-ocimene production and starch depletion alludes to the suggestion that starch is primarily a precondition (oder requirement) for volatile production. Peptid sequences which were identified by partial purification and ESI-MS were used to design Mirabilis jalapa specific (E)-β-OS primers that are available for future isolation of the gene coding for (E)-β-OS.