Platycodon grandiflorus, allgemein als Ballonblume bekannt, ist für seine medizinischen Eigenschaften bekannt, vor allem aufgrund seines hohen Saponingehalts. Saponine sind für ihre entzündungshemmenden, krebshemmenden und immunstärkenden Eigenschaften bekannt, was P. grandiflorus zu einer wertvollen Pflanze in der traditionellen Medizin macht.
Allerdings verhindern Herausforderungen wie niedrige Saponinausbeute und ineffiziente Anbaumethoden eine weitverbreitete Nutzung. Die Lösung dieser Probleme ist entscheidend, um den medizinischen Wert und die Anbaueffizienz von P. grandiflorus zu steigern.
Aufgrund dieser Herausforderungen ist es zwingend erforderlich, die genetischen und molekularen Mechanismen der Saponinbiosynthese zu untersuchen, um ertragreiche Sorten zu entwickeln.
Forscher der Northeast Agricultural University veröffentlichten in Zusammenarbeit mit dem Key Laboratory of Cold Region Landscape Plants and Applications eine Studie In Gartenbauforschung am 28. Februar 2024, in dem detailliert beschrieben wird, wie die Anwendung von Methyljasmonat (MeJA) die Expression des PgbHLH28-Gens induziert, das ein entscheidender Regulator bei der Saponinakkumulation ist.
Die Studie konzentrierte sich darauf, zu verstehen, wie MeJA die Saponinbiosynthese in P. grandiflorus beeinflusst. Die Forscher wendeten verschiedene Konzentrationen von MeJA auf P. grandiflorus-Wurzeln an und fanden heraus, dass eine Konzentration von 100 μmol/l optimal war, um die Saponinakkumulation zu fördern.
Die RNA-Sequenzanalyse ergab, dass das Gen PgbHLH28 in diesem Prozess eine entscheidende Rolle spielt. Die Überexpression von PgbHLH28 in P. grandiflorus führte zu einem signifikanten Anstieg des Saponingehalts, während die Stilllegung des Gens die Saponinsynthese hemmte.
Weitere Untersuchungen mithilfe von Hefe-One-Hybrid- und Dual-Luciferase-Assays zeigten, dass PgbHLH28 direkt an die Promotoren der Gene PgHMGR2 und PgDXS2 bindet, deren Expression aktiviert und dadurch die Saponinbiosynthese verstärkt.
Diese Erkenntnisse belegen, dass es sich um ein komplexes regulatorisches Netzwerk handelt, an dem MeJA und PgbHLH28 beteiligt sind und das die Produktion von Saponinen in P. grandiflorus steuert. Die Studie erläutert nicht nur die genetischen Mechanismen, die der Saponinbiosynthese zugrunde liegen, sondern liefert auch eine theoretische Grundlage für die Verbesserung des Saponingehalts in P. grandiflorus durch Gentechnik und fortschrittliche Anbaumethoden.
Dr. Tao Yang, ein führender Experte für Pflanzenbiotechnologie und einer der korrespondierenden Autoren der Studie, erklärte: „Unsere Erkenntnisse stellen einen bedeutenden Fortschritt im Verständnis der genetischen Regulierung der Saponinbiosynthese in P. grandiflorus dar. Die Identifizierung von PgbHLH28 als Schlüsselregulator eröffnet neue Möglichkeiten, den medizinischen Wert dieser Pflanze durch gezielte genetische Veränderungen zu steigern.
„Diese Forschung bietet einen wertvollen Rahmen für die Entwicklung von Sorten mit hohem Saponin-Ertrag, was erhebliche Auswirkungen auf die Pharmaindustrie haben könnte.“
Die Auswirkungen dieser Studie sind sowohl für die Landwirtschaft als auch für die Pharmaindustrie weitreichend. Indem sie die Erkenntnisse aus dieser Forschung nutzen, können Wissenschaftler neue Sorten von P. grandiflorus mit erhöhtem Saponingehalt entwickeln und so den medizinischen Wert der Pflanze steigern.
Dies könnte zu wirksameren natürlichen Behandlungen für verschiedene Gesundheitszustände führen, darunter entzündliche Erkrankungen und Virusinfektionen. Darüber hinaus kann das Verständnis der genetischen Regulierung der Saponinbiosynthese den Anbau anderer Heilpflanzen unterstützen, die Verwendung natürlicher Verbindungen in der modernen Medizin fördern und möglicherweise zu neuen therapeutischen Entdeckungen führen.
Mehr Informationen:
Wuhua Zhang et al., RNA-Sequenzanalyse zeigt PgbHLH28 als Schlüsselregulator als Reaktion auf die durch Methyljasmonat induzierte Saponinakkumulation in Platycodon grandiflorus, Gartenbauforschung (2024). DOI: 10.1093/hr/uhae058