Biosynthesis and transport of flavonol sophorosides in Arabidopsis thaliana anthers

Abstract

Die Pollenoberfläche der Angiospermen ist bedeckt mit einer Vielzahl an Sekundärmetaboliten, darunter die Hydroxyzimtsäureamide (HCAAs) und Flavonolsophoroside. Der Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung des Transports der Flavonolsophoroside. Unter einer Vielzahl von Transporter Kandidaten wurde FST1, ein Mitglied der Nitrat- und Peptid-Transporterfamilie (NPF) als signifikant für die Akkumulation der Flavonolsophoroside identifiziert. Ein Komplementationsansatz in Arabidopsis fst1-Linien mit einen genomischen Fragment des FST1-Transportergens führte zur vollständigen Rekonstitution der Flavonolsophoroside auf der Pollenoberfläche. Ergänzend wurden weiterführende Studien zur physiologischen Funktion beider Metabolite mit Hilfe einer HCAA- und Flavonolsophorosid-defizienten ugt78d2 x sht Doppelknockout-Line durchgeführt. Das ein Mitglied aus der Familie der NPF-Transporter in den Transport Pollen spezifischer Flavonoide involviert ist, zeigt die evolutive Plastizität der Entwicklung des pflanzlichen Sekundärmetabolismus aus potenziellen Vorläufern des Primärstoffwechsels.

The angiosperm pollen surface is covered by a variety of secondary metabolites including hydroxycinnamic acid amides (HCAAs) and flavonol sophorosides. The main aim of the present thesis was to investigate the transport of the flavonol sophorosides. From many putative transporter candidates, FST1, a member of the nitrate- and peptide transporter family (NPF) was identified as required for the accumulation of flavonol sophorosides. A complementation approach in Arabidopsis fst1-lines with a genomic fragment of the FST1 transporter gene resulted in the complete reconstitution of flavonol sophorosides on the pollen surface. Additionally, further studies concerning the physiological function of both metabolites were performed using a HCAAs- and flavonol sophorosides deficient ugt78d2 x sht doupleknockout line. The involvement of a member of the NPF-transporter family in the transport of pollen-specific flavonoids shows the evolutive plasticity of the developmental processes of the plant secondary metabolism originating from primary metabolism.