Mitteilungen der Gesellschaft für Pflanzenbauwissenschaften Band 23

Mitt. Ges. Pflanzenbauwiss. 23: 255 (2011)
Bestimmung von Glucosinolaten und Isothiocyanaten in
Brassica pekinensis nach steigendem S-Angebot –
Einfluss auf die Nrf2-Transaktivierung in HT-29 Zellen
Caroline A. C. Heyer 1 , Michael Reichelt 2 , Katja Witzel 1 , Anika E. Wagner 3 , Gerald
Rimbach 3 und Karl H. Mühling 1
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Institut für Pflanzenernährung und Bodenkunde, Kiel; Max-Planck-Institut für Chemische Ökologie,
3
Jena; Institut für Humanernährung und Lebensmittelkunde, Kiel. E-Mail: khmuehling
@plantnutrition.uni-kiel.de
Einleitung
Die sekundären Pflanzeninhaltsstoffe Glucosinolate (GLS) und deren Hydrolyseprodukte
Isothiocyanate (ITC) sind vorwiegend in Brassicacaea vertreten. Schwefel
(S) und Stickstoff (N) sind bedeutende Bestandteile und stehen zur Diskussion,
mittels steigender Düngung Gehalt und Muster der GLS und ITC zu beeinflussen.
Die Hydrolyseprodukte (GLS-HP) ITC, Nitrile und Thiocyanate sind insbesondere für
ihre antioxidative Wirkung bekannt, welche mittels der Aktivität des Transkriptionsfaktors
Nrf2 und der daraus resultierenden Genexpression antioxidativer Enzyme
(bspw. Glutathion-S-Transferase) erfasst werden kann.
Material und Methoden
Im Versuch wurde Chinakohl (Brassica rapa L. ssp. pekinensis Yuki) mit steigender
S- (0; 0,01; 0,03; 0,06; 0,1; 0,3; 0,6 g/Gef.) und konstanter N-Düngung (1,52 g/Gef.)
in Mitscherlich-Gefäßen herangezogen. S- und N-Gehalt wurden mittels Elementaranalyse,
Sulfat- und Nitratgehalt mittels Ionenchromatographie sowie Gehalt und
Muster der GLS und GLS-HP mittels HPLC und GC-MS/MS ermittelt. Für die Analyse
der antioxidativen Wirkung wurde ein Reportergenassay durchgeführt. Die Colonkarzinomzellen
(HT-29) wurden mit den Plasmiden pGI-GPx_ARE und pRL-TK
transfiziert, das Pflanzenmaterial aufgetragen und die Nrf2-Transaktivierung erfasst.
Ergebnisse und Diskussion
Steigende S-Ernährung resultierte in einer signifikanten Steigerung der FM, N, S,
Nitrat, Sulfat und des GLS-Gehaltes (0,186 zu 15,413 µmol/g TM). Der ITC-Gehalt
stieg ebenfalls an (0,002 zu 0,712 µmol/g TM). Das GLS-Muster veränderte sich von
indolischen GLS (Neoglucobrassicin, Glucobrassicin) und niedrigem GLS-HP-Gehalt
in S-limitierten Pflanzen hin zu vorwiegend indolischen GLS (Glucobrassicin), mit
steigender Tendenz aliphatischer GLS (Glucobrassicanapin, Gluconapin) und GLS-
HP (4-Pentenyl-ITC, 3-Butenyl-ITC, 2-Methyl-propyl-ITC). Das Luciferase Reportergenassay
deckte eine teils signifikant gesteigerte Nrf2-Transaktivierung auf. Es steht
noch zur Diskussion, ob und inwiefern das Einwirken weiterer sekundärer
Inhaltsstoffe des Chinakohls die Transaktivierung beeinflusst.