Zusammenfassung

Das Projekt ToxPot zielt auf die Bewertung der potenziellen Nutzbarkeit von Beiprodukten der Kartoffelproduktion zur Extraktion von sekundären Inhaltsstoffen wie den Glykoalkaloiden sowie deren Eignung für eine weitere pharmazeutische Nutzung oder zur Nutzung für bio-basierte Pflanzenschutzmittel ab. Das oberirdische Material der Kartoffelpflanze, bestehend aus Blättern, Stängeln, Beeren und Blüten verbleibt nach der Kartoffelernte zumeist ungenutzt im Feld. Dieses Material weist jedoch hohe Gehalte an den Kartoffel-Glykoalkaloiden α-Chaconin und α-Solanin auf. Die Ergebnisse unserer Studien belegen nicht nur diese hohen Gehalte, sondern zeigen auch, dass sich die Gehalte an α-Chaconin und α-Solanin in Abhängigkeit von Sorte, Pflanzenorgan und Entwicklungsstadium signifikant unterscheiden. Obwohl die Blüten eine signifikant höhere Konzentration dieser Glykoalkaloide aufweisen, wäre eine Extraktion aus den jungen Beeren, die höhere Gehalte als ältere Beeren aufweisen, günstiger, da Beeren sich durch eine deutlich höhere Biomasse auszeichnen. In zwei Feldversuchen konnten wir zeigen, dass die Ernte der Blüten und Beeren während der Vegetationsperiode keinen Einfluss auf den Knollenertrag hat. Mit Hilfe einer ungerichteten Metabolitanalyse wurden zudem phenolische Verbindungen, denen verschiedene interessante biologische Aktivitäten zugeschrieben werden, in den Blüten und Beeren identifiziert. Unter Einsatz einer HPLC-MS/MS-Analytik haben wir die zwei phenolischen Verbindungen Hovetrichoside C und Kaempferol-3-O-galactoside, deren Vorkommen bislang nicht in der Kartoffelpflanze beschrieben ist, in den Blüten und Beeren verschiedener Kartoffelsorten quantifiziert. Neben der Identifizierung und Quantifizierung von sekundären Pflanzeninhaltsstoffen der Kartoffel zielt ToxPot auf die Generierung von Alkaloidderivaten mit neuen bioziden oder bioaktiven Eigenschaften ab. Das Aglykon Solanidin, welches als Substrat für die Generierung der Derivate gewählt wurde, wurde durch die saure Hydrolyse des aus Beeren extrahierten und aufgereinigten α-Solanins und α-Chaconins gewonnen. Da die Ausbeute an Solanidin jedoch gering war, erfolgte die Optimierung der Alkaloidderivatsynthese zunächst mit dem Testsubstrat Cholesterol, welches dem Solanidin im Gerüstaufbau sehr ähnlich ist. Die Bewertung der Bioaktivität und potenziellen Eignung der aus der Kartoffelrestbiomasse extrahierten Stoffe und ihrer Derivate erfolgte anhand von in vitro-Tests mit Nicht-Zielorganismen (Pflanzen, nützliche Bakterien und Pilze) und Zielorganismen (phytopathogene Bakterien, Pilze und Nematoden). Die Ergebnisse zeigen, dass insbesondere das Wachstum pilzlicher Phytopathogene durch die Glykoalkaloide beeinträchtigt ist, wobei α-Chaconin auch in niedrigeren Konzentrationen einen stärkeren Effekt als α-Solanin hatte. Obwohl weitere Tests der Glykoalkaloide in vivo notwendig sind, belegen diese ersten Ergebnisse bereits die potenzielle Eignung der Kartoffelglykoalkaloide für eine Verwendung in einer pflanzenbasierten Bekämpfung von Phytopathogenen.