Metabolomische Erkenntnisse zu Sojabohnen-Abwehrstrategien gegen verschiedene Krankheitserreger

Sojabohnen sind als Leguminosenfrüchte von globaler Bedeutung ständigen Bedrohungen durch verschiedene Krankheitserreger ausgesetzt, die die globale Produktion erheblich beeinträchtigen. Obwohl die genetischen Wechselwirkungen zwischen Sojabohnen und Krankheitserregern viel Aufmerksamkeit und Forschung auf sich gezogen haben, sind die komplexen biochemischen Reaktionen noch immer unzureichend verstanden. Qiu Min und Kollegen entschieden sich für die gezielte und ungezielte Metabolomik mittels Flüssigchromatographie-Massenspektrometrie (LC-MS), um die komplexen Wechselwirkungen zwischen Sojabohnen und verschiedenen Krankheitserregern zu analysieren.

Das Team identifizierte insgesamt 627 besondere Metaboliten in infizierten Sojabohnenproben, die in vier Module gruppiert wurden, die Flavonoide, Isoflavonoide, Triterpene, Aminosäuren und Peptide sowie andere Verbindungen wie Phenole abdecken. Die Forscher stellten als Reaktion auf die Invasion der Krankheitserreger signifikante Veränderungen sowohl im Primär- als auch im Sekundärstoffwechsel fest.

Besonders bemerkenswert waren die bidirektionalen Veränderungen der Gesamtflavonoide bei verschiedenen pathogenen Impfungen. Bemerkenswert unter den hoch induzierbaren Gesamtflavonoiden waren bekannte repräsentative antipathogene Verbindungen (Glyceollin I), Grundgerüstformen von Isoflavonoiden (Daidzein, Genistein, Glycitein, Formononetin) und in dieser Studie neu gereinigte Verbindungen (Prunin).

Anschließend wiesen die Autoren die biologische Rolle dieser fünf Verbindungen weiter nach und bestätigten ihre vielfältigen Funktionen gegen Krankheitserreger: Prunin hemmte das vegetative Wachstum und die Virulenz von Phytophthora sojae signifikant; Genistein zeigte eine ausgeprägte hemmende Wirkung auf das vegetative Wachstum und die Virulenz von Phomopsis longicolla; Daidzein und Formononetin zeigten eine signifikante hemmende Wirkung auf die Virulenz von P. longicolla.

Diese Studie unterstreicht den großen Nutzen metabolomischer Werkzeuge und liefert tiefgreifende Einblicke in die Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und Krankheitserregern aus biochemischer Sicht. Die Erkenntnisse tragen nicht nur zur Pflanzenpathologie bei, sondern bieten auch strategische Wege, um die Widerstandsfähigkeit von Pflanzen gegen Krankheiten in größerem Maßstab zu stärken.

Die Arbeit ist veröffentlicht im Journal Wissenschaft China Biowissenschaften. Diese Studie wurde vom Forschungsteam von Professor Wang Ming von der Nanjing Agricultural University unter der Leitung von Professor Wang Yuanchao durchgeführt.