Molekulare Charakterisierung und funktionelle Analyse der Isogene der 1-Deoxy-D-xylulose-5-phosphat-Synthase aus Solanum lycopersicum

Abstract

Die 1-Deoxy-D-xylulose-5-phosphat-Synthase (DXS) katalysiert den ersten Schritt des Methylerythritolphosphat (MEP)-Wegs in der Isoprenoidvorläuferbiosynthese. Typischerweise treten in Pflanzen zwei divergente DXS-Isoenzyme (DXS1, DXS2) auf, so auch in Tomate (Solanum lycopersicum). Das SlDXS1-Gen zeigte eine konstitutive Expression und deutlich erhöhte Transkriptmengen während der Fruchtreife. Dagegen wurden hohe SlDXS2-Transkriptmengen nur in Blättern, Petalen, Sepalen und isolierten Blatttrichomen nachgewiesen. Immunlokalisierungsstudien detektierten eine Akkumulation des DXS2-Proteins in den Köpfchen glandulärer Trichome. Die spezifische Unterdrückung der SlDXS2-Genexpression mittels RNA-Interferenz in transgenen Pflanzen führte zu einer Reduktion des Monoterpenduftstoffs β-Phellandren, der in Köpfchen glandulärer Trichome gebildet wird, sowie zu einer erhöhten Anzahl glandulärer Trichome. Ferner zeigten Analysen des natürlichen 13C/12C-Isotopenverhältnisses der Duftstoffe erhöhte Einbauraten von Mevalonatweg-abgeleiteten Bausteinen in Mono- und Sesquiterpene, was auf eine dynamische Zuordnung von Isoprenoidvorläufern hinweist.