Gezielte Glucosinolat-Umwandlung: Wie Kohlrabi-Gewebe gesundheitsfördernde Inhaltsstoffe bildet

Neue Studie zeigt gewebespezifische Unterschiede im Glucosinolatabbau mit Relevanz für Pflanzenschutz und Gesundheitspotenzial
Ein Forschungsteam des Leibniz-Instituts für Gemüse- und Zierpflanzenbau (IGZ) hat analysiert, wie Glucosinolate, gesundheitsfördernde Pflanzenstoffe, in Geweben der Kohlrabipflanze abgebaut werden. Die Ergebnisse zeigen, dass die Enzyme Myrosinase sowie „Specifier“-Proteine in Blättern, Stängel und Knollengewebe entscheiden, ob Abbauprodukte entstehen, die die menschliche Gesundheit fördern oder Pflanzen vor Schädlingen schützen können. Die Erkenntnisse könnten dazu beitragen, den gesundheitlichen Nutzen und die Schädlingsresistenz von Kohlrabi gezielt zu steigern.

Kohlrabi und andere Gemüsearten der Gattung Brassica enthalten Glucosinolate – bioaktive Pflanzenstoffe, die sowohl gesundheitsfördernde Effekte für Menschen als auch eine Schutzfunktion gegen Pflanzenschädlinge und -krankheiten besitzen. Forschende des IGZ haben untersucht, wie die Aktivitäten spezifischer Enzyme in unterschiedlichen Geweben die Umwandlung von Glucosinolaten steuern. Ziel der Forschung ist es, neue Erkenntnisse zu gewinnen, die den gesundheitlichen und pflanzenschützenden Wert dieser Gemüsearten gezielt steigern könnten.

Die Studie zeigte, dass die Umwandlung von Glucosinolaten in den Blättern, im Stängel und in den verschiedenen Teilen der Knolle auf jeweils unterschiedliche Weise erfolgt. Blattgewebe und innere Knolle bildeten eher die weniger bioaktiven Nitrile, während die Umwandlung im Stängel, der Knollenschale dem Stiel und der Wurzel zu einem höheren Anteil an Isothiocyanaten führte, die bekanntermaßen gesundheitsfördernde Eigenschaften besitzen. Verantwortlich dafür sind die Enzyme Myrosinase und „Specifier“-Proteine, deren Aktivität in den einzelnen Pflanzenteilen variiert und damit auch die Verteilung der entstehenden Abbauprodukte beeinflusst.

Zur Bestimmung der Glucosinolat-Zusammensetzung sowie der gebildeten Abbauprodukte nutzten die Wissenschaftler*innen chromatographische und massenspektrometrische Verfahren. In neun Gewebetypen der Pflanze – darunter Blattteile, Stängel und verschiedene Knollenschichten – wurde die Aktivität von Myrosinase und weiteren spezifizierenden Proteinen untersucht, um die gewebespezifischen Umwandlungsprozesse vollständig zu charakterisieren.

Die Ergebnisse der Studie könnten neue Ansätze für die Züchtung und Verarbeitung von Kohlrabi und anderen Brassica-Gemüsen bieten und verbessern das Verständnis der Anpassung von Pflanzen an ihre Umwelt. Durch gezielten Anbau und eine angepasste Verarbeitung könnten die Bildung der gesundheitsfördernden Isothiocyanate gefördert werden, was den ernährungsphysiologischen Nutzen dieser Gemüsesorten zusätzlich steigern würde.

Zukünftige Forschungen sollten die Bedeutung insbesondere der „Specifier“ Proteine für die Pflanze näher betrachten um deren Rolle für die Pflanzengesundheit besser zu verstehen.

Der vollständige Artikel erschien in der Fachzeitschrift Food Chemistry:
Mbudu, K.G.; Witzel, K.; Börnke, F; Hanschen, F.S. (2024). Glucosinolate profile and specifier protein activity determine the glucosinolate hydrolysis product formation in kohlrabi (Brassica oleracea var. gongylodes) in a tissue-specific way. Food Chemistry. DOI: 10.1016/j.foodchem.2024.142032.

Wissenschaftlicher Ansprechpartner:
Dr. habil. Franziska Hanschen, Forschungsgruppenleiterin | E-Mail hanschen@igzev.de |
Tel. +49 (0) 33701 - 78 250

Originalpublikation:
https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2024.142032 Mbudu, K.G.; Witzel, K.; Börnke, F; Hanschen, F.S. (2024). Glucosinolate profile and specifier protein activity determine the glucosinolate hydrolysis product formation in kohlrabi (Brassica oleracea var. gongylodes) in a tissue-specific way. Food Chemistry. DOI: 10.1016/j.foodchem.2024.142032