Steuerung von Anthocyanen

Warum lohnt es sich, über Anthocyane zu arbeiten?

Anthocyanine sind wichtige Qualitätsmerkmale für zahlreiche Früchte, weil die rote Farbe einen hohen Marktwert hat. Zusätzlich hat man erkannt, dass sie zur menschlichen Gesundheit beitragen und beispielsweise Gefäßerkrankungen oder Autoimmunkrankheiten vorbeugen können. Die Enzyme und Steuerfaktoren des Anthocyan-Metabolismus sind für die Modellpflanze Weinrebe sehr detailliert untersucht worden. Eine Schlüsselrolle spielen sogenannte MYB Transkriptionsfaktoren, die verschiedene Gene des Phenylpropanwegs kontrollieren und so mehrere wichtige Gruppen von Sekundärmetaboliten hervorbringen, wie etwa die Lignine, die Flavonoide, die Anthocyane, die Tannine, oder die Stilbene. Diese MYB Faktoren werden selbst durch negative Regulatoren unterdrückt, die wiederum durch verschiedene Signalwege (auch hormonelle Signalwege) gesteuert sind. Da diese Steuerung und die molekularen Komponenten relativ konserviert sind, kann man die Ergebnisse an Weinreben auch auf andere Pflanzen, etwa Äpfel, übertragen.

Experimentelles Modell: Färberreben (Teinturier-Reben)

Gewöhnlich werden die Anthocyane in der Epidermis von Blättern und Früchten gebildet. Es gibt jedoch Mutanten der Weinrebe, wo die Anthocyan-Bildung ungesteuert verläuft, so dass auch das innere Gewebe (Fruchtfleisch oder Blattinneres) rot gefärbt sind. Diese rotfleischigen Reben (Färberreben, auf französisch Teinturier) werden traditionell als Deckweine eingesetzt, also zum Kolorieren von Rotweinen. Diese Mutation trat mehrmals unabhängig in verschiedenen Rebsorten auf, was darauf hindeutet, dass es nicht so schwer sein kann, eine Färberrebe zu erzeugen. Eine Hypothese wäre, dass einer oder mehrere der MYB-Inhibitoren mutiert sind (es gibt viele Wege, eine bestehende Funktion wie die Hemmung der Anthocyan-Bildung, zu zerstören, es ist viel schwieriger, eine Funktion neu hervorzubringen). Wir klonieren daher verschiedene MYB Kandidaten aus Teinturier-Reben und deren ungefärbter Verwandten und hoffen, so die Evolution dieser Steuerfaktoren zu verstehen. Das ist auch für die Züchtung anderer Obstsorten relevant, weil man so molekulare Merkmale definieren kann, die sich mit entsprechenden Markern nachweisen lassen. So kann man bei der Züchtung schon im Sämlingsstadium herausfinden, mit welchem Kandidaten sich die weitere Züchtung lohnt und muss dazu nicht erst viele Jahre warten, bis man sieht, welche Farbe die Äpfel tragen werden, die diese Pflanze hervorbringt, wenn sie erwachsen ist.