Systematische Untersuchungen der Tribus Lactuceae

Im Rahmen des vorliegenden Projektes werden Mitglieder der Tribus Lactuceae (Asteraceae), insbesondere der Subtriben Crepidinae, Hypochoerinae und Scorzonerinae, phytochemisch und molekular-biologisch untersucht. Ein Ziel des Projektes ist es, neue Inhaltsstoffe und Stoffgruppen zu entdecken, die nachgewiesenen Substanzen zu isolieren und mittels Kernspinresonanzspektroskopie und Massenspektrometrie ihre Strukturen aufzuklären. Ferner wird das Vorkommen dieser neuen und bekannter Stoffe innerhalb der genannten Subtriben mittels Hochleistungsflüssigkeitschromatographie analysiert werden und die Quantifizierungsergebnisse sollen durch multivariate Datenanalyse ausgewertet werden. Die so ermittelten Beziehungen zwischen den einzelnen Taxa werden mit dem klassischen, morphologisch untermauerten System der Lactuceae verglichen, wobei Diskrepanzen zwischen dem phytochemisch und dem morphologisch begründeten System zu erwarten sind. Neben einer Synthese beider Systeme ist geplant, mittels molekular-biologischer Methoden neue Einblicke in die Evolution der Lactuceae zu erhalten. Die Methoden der Gensequencierung und des "Amplified Fragment Length Polymorphism" sind geeignet, genetische Unterschiede zwischen verwandten Arten bzw. innerhalb und zwischen Populationen einer Art aufzudecken. Diese kombinierte morphologische, phytochemische und molekular-biologische Studie wird neben neuen Einblicken in die Evolution der Lactuceae weitere Erkenntnisse über die zeitliche Abfolge der Differenzierung chemischer und morphologischer Merkmale im Verlauf der Artenstehung bringen. Systematische Studien über den Einfluß von verschiedenen ökologischen Faktoren auf das Sekundärstoffspektrum der untersuchten Arten liefern zudem Anhaltspunkte für die Verwendbarkeit bestimmter Substanzen als qualitative und/oder quantitative chemosystematische Marker. Diese Untersuchungen werden außerdem wertvolle Hinweise auf optimale Wuchsbedingungen in der Kultivierung von Arzneipflanzen mit möglichst hohen Gehalten bestimmter Inhaltsstoffe liefern.

Die Tribus Lactuceae (Asteraceae) umfasst etwa 1500 Arten, einige davon werden als Arzneipflanzen und einige als Nutzpflanzen verwendet. Entsprechend umfangreich ist die zu den Taxa der Lactuceae vorhandene Literatur. Im Rahmen des nunmehr abgeschlossenen Projektes konnten die vorhandenen Kenntnisse insbesondere im Bereich Naturstoffchemie erheblich erweitert werden. Insgesamt zwölf Publikationen in internationalen Journalen sind im Zuge der Projektarbeit entstanden. Besonders hervorzuheben sind die Arbeiten über Tragopogonsäure aus Tragopogon porrifolius, über ein Chloro-Sesquiterpenlaktonglucosid aus einem Vertreter der Gattung Leontodon sowie eine kombinierte phytochemisch/molekularbiologische Arbeit über verschiedene chemisch differenzierte Populationen von Leontodon autumnalis. Tragopogonsäure ist ein neuer Naturstoff, welcher eine biosynthetische Zwischenstufe zwischen Dihydrostilbenen und Dihydroisocoumarinen darstellt. Neben der interessanten Struktur der Verbindung sind auch ihre Bioaktivität sowie die Bioaktivität der ebenfalls in Tragopogon porrifolius gefundenen neuen Dihydrostilbene und Dihydroisocoumarine von großem Interesse. Dies ist auch von praktischer Relevanz, da es sich bei der Haferwurz (Tragopogon porrifolius) um eine alte, in Großbritannien auch noch aktuell höchst beliebte Gemüsepflanze handelt. Das Chloro-Sesquiterpenlaktonglucosid aus einem Vertreter der Gattung Leontodon stellt die erste Verbindung dieses Typs überhaupt dar und beweist, dass solche halogenierten Sesquiterpenderivate nicht nur in marinen Organismen sondern auch in höheren Pflanzenarten genuin vorkommen. Die kausalen Zusammenhänge warum solche Verbindungen von den Pflanzen synthetisiert werden sind derzeit noch unklar, zu denken wäre aber an eine Entgiftung von Chloridionen von Pflanzen auf Salzstandorten oder alternativ eine Schutzfunktion vor Fraßfeinden und/oder Mikrobenbefall. Die kombinierte phytochemisch/molekularbiologische Arbeit schließlich ist als Auftakt einer ganzen Reihe solcher Arbeiten zu sehen. Molekularbiologische Methoden spielen in der aktuellen botanischen Systematik eine überragende Rolle und gewähren bislang nicht für möglich gehaltene Einblicke in die Stammesgeschichte. Auf der anderen Seite werden mittels molekularbiologischer Arbeiten häufig Gruppierungen als Abstammungsgemeinschaften erkannt, die nicht oder nur sehr schwierig morphologisch charakterisierbar sind. In diesen Fällen können häufig phytochemische/chemosystematische Daten zu eine phänetischen Charakterisierung der mittels molekularer Methoden erkannten Gruppierungen beitragen. Die Projektarbeiten im Bereich Molekularbiologie haben über die publizierte Arbeit hinaus wertvolle Kontakte zum Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung in Gatersleben ermöglicht.