Kartierung des Pflanzenstoffwechsels

Kartierung des Pflanzenstoffwechsels

Pflanzenforscher aus aller Welt in Potsdam / Max-Planck-Institut für molekulare Pflanzenphysiologie ist Gastgeber der 2. Weltkonferenz für Metabolomik

23. April 2003

Mehr als 200 renommierte Wissenschaftler aus aller Welt diskutieren vom 25. bis 28. April 2003 in Potsdam über die komplizierten Stoffwechselwege von Pflanzen und neue Methoden zu ihrer exakten Katalogisierung, also über das junge Forschungsgebiet der "Metabolomik". Über 40.000 biochemische Verbindungen wurden bis heute in Pflanzen identifiziert. Doch noch warten Zehntausende, möglicherweise sogar mehr als 100.000 Verbindungen auf ihre Entdeckung. Diese Moleküle gehören zu einer großen Vielfalt von miteinander verknüpften Stoffwechselwegen und -netzwerken. Ihr ungeheurer Reichtum an chemischen Verbindungen mit ganz unterschiedlichen Kohlenstoff-Skeletten, funktionalen Gruppen und physikalisch-chemischen Eigenschaften macht Pflanzen zu einer wertvollen Quelle von pharmazeutischen, die Gesundheit fördernden Verbindungen, von Aroma- und Duftstoffen, Feinchemikalien, Ölen oder Harzen. Pflanzliche Stoffwechselprodukte haben einen starken Einfluss auf die Qualität landwirtschaftlicher Produkte bzw. bestimmen sie sogar und sind von direkter Bedeutung für die menschliche Gesundheit.

Die systematische Erforschung der Stoffwechselprodukte von Pflanzen, die "Metabolomik" (engl. Metabolonics) ist ein sehr junges Forschungsgebiet, das erst durch Methoden wie die Massenspektroskopie und ihre Kombination mit Gaschromatographie (GC) und Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie (HPLC) möglich wurde. Mit Hilfe dieser Methoden ist es inzwischen möglich, mehr als 1.000 Inhaltsstoffe in einem Arbeitsgang parallel zu analysieren. Doch erst die Bioinformatik ermöglicht es, die mit diesen Techniken gewonnenen Rohdaten auch genau zu erfassen, auszuwerten und zu interpretieren.

Erst für einen kleinen Teil der Inhaltsstoffe wurde bisher untersucht, in welchen Teilen einer Pflanze sie zu welchem Zeitpunkt vorkommen, wie ihre Synthese reguliert wird und ob und wie ihre Konzentration zum Beispiel von externen (Stress-)Faktoren bestimmt wird. Die Erforschung des Pflanzenstoffwechsels hat auch direkte Verbindungen zur Ernährungsforschung. So ist von Vitaminen und Mineralstoffen seit langem bekannt, dass sie für die menschliche Ernährung essentiell sind: Eine Unterversorgung mit Vitaminen führt beim Menschen zu Mangelerkrankungen, wie zum Beispiel Skorbut bei Vitamin C-Defizit. Immer klarer wird heute zudem, dass Pflanzen noch viele andere Stoffe enthalten, die entweder die Gesundheit der Menschen generell beeinflussen oder aber nur im konkreten Einzelfall - bei Vorliegen bestimmter genetischer oder physiologischer Veranlagungen - entsprechende Auswirkungen haben können. Darüber hinaus ermöglicht das so genannte Metaboliten-Profiling, also die Erfassung aller Inhaltstoffe einer Pflanze, den direkten Vergleich zwischen verschiedenen Pflanzen, wie zwischen Wildtyp und Kultursorte oder zwischen genetisch veränderten Pflanzen und existierenden Kulturpflanzen bzw. Wildtypen. Auf dieser Grundlage erhoffen sich die Forscher beispielsweise einen besseren Überblick über die stoffliche Zusammensetzung von Nutzpflanzen.

Das Ziel der Ersten Internationalen Metabolomik-Konferenz im April 2002 in Wagingen/NL bestand noch hauptsächlich darin, die überall verstreut arbeitenden Wissenschaftler der Pflanzenmetabolomik zusammen zu bringen, um Informationen auszutauschen, Parallelforschung zu vermeiden und wichtige Kooperationen vorzubereiten. Der jetzt in Potsdam stattfindende Zweite Metabolomik-Kongress wird sich darauf konzentrieren, in Seminaren und Workshops konkrete Forschungsergebnisse in der Analysetechnik, der Bioinformatik oder der Anwendungen in der Funktionalen Genomik oder der Pflanzenbiochemie detailliert zu diskutieren.

Zudem sollen Plenarvorträge von einer Außenperspektive einen Überblick über die wissenschaftliche wie gesellschaftliche Bedeutung der Metabolomik vermitteln. Gerade für ein so neues Gebiet ist es sehr wichtig, den Kontakt zu anderen Forschungsgebieten in der biologischen Grundlagenforschung und Anwendung nicht zu verlieren. Prof. Andreas Pfeiffer (Deutsches Institut für Ernährungsforschung, Potsdam) spricht über den Zusammenhang zwischen der Zusammensetzung unserer Ernährung und menschlichen Stoffwechsel-Krankheiten, Dr. Sue Rhee (The Arabidopsis Information Ressource, Stanford/USA) über Pflanzengenomforschung und biochemische Reaktionswege, und Prof. Mark Stitt (Max-Planck-Institut für molekulare Pflanzenphysiologie, Golm) berichtet in seinem Vortrag über Interaktionen zwischen Stoffwechselwegen in der Pflanzenbiochemie.

Titel der Konferenz: Second International Conference on Plant Metabolomics
Dauer: 25. - 28. April 2003
Ort: Hotel Seminaris, Potsdam
Themen:

  • Techniken der Metabolomik und ihre Weiterentwicklung

  • Probleme der Datenauswertung

  • Funktionale Genomik

  • Verhältnis zwischen pflanzlichen Stoffwechselprodukten und gesunden Nahrungsmitteln
 
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