Paclobutrazol induziert die Triterpenoidbiosynthese durch Unterdrückung des negativen Transkriptionsregulators SlMYB in Japanischem Geißblatt.

Große Pilze besitzen eine Vielzahl bioaktiver Metaboliten und gelten als wertvolle Bioressourcen. Phellinus igniarius ist ein großer Pilz, der traditionell sowohl medizinisch als auch als Nahrungsmittel genutzt wird, doch seine Klassifizierung und sein lateinischer Name sind weiterhin umstritten. Mithilfe einer Multigen-Segment-Sequenzanalyse bestätigten die Forscher, dass Phellinus igniarius und ähnliche Arten zu einer neuen Gattung gehören und etablierten die Gattung Sanghuangporus. Der Geißblattpilz Sanghuangporus lonicericola ist eine der weltweit identifizierten Sanghuangporus-Arten. Phellinus igniarius hat aufgrund seiner vielfältigen medizinischen Eigenschaften, darunter Polysaccharide, Polyphenole, Terpene und Flavonoide, großes Interesse geweckt. Triterpene sind die wichtigsten pharmakologisch aktiven Verbindungen dieser Gattung und weisen antioxidative, antibakterielle und antitumorale Wirkungen auf.
Triterpenoide besitzen großes Potenzial für kommerzielle Anwendungen. Da wildwachsende Sanghuangporus-Vorkommen selten sind, ist die effektive Steigerung ihrer Biosyntheseeffizienz und -ausbeute von entscheidender Bedeutung. Aktuell wurden Fortschritte bei der Steigerung der Produktion verschiedener Sekundärmetaboliten von Sanghuangporus durch den Einsatz chemischer Induktoren zur Steuerung von Submersfermentationsstrategien erzielt. So konnte beispielsweise gezeigt werden, dass mehrfach ungesättigte Fettsäuren, Pilzelizitoren¹¹ und Phytohormone (darunter Methyljasmonat und Salicylsäure¹⁴) die Triterpenoidproduktion in Sanghuangporus erhöhen. Pflanzenwachstumsregulatoren(PGRs)PBZ kann die Biosynthese sekundärer Pflanzenstoffe regulieren. In dieser Studie wurde PBZ, ein weit verbreiteter Pflanzenwachstumsregulator zur Steuerung von Wachstum, Ertrag, Qualität und physiologischen Eigenschaften untersucht. Insbesondere kann die Anwendung von PBZ den Terpenoid-Biosyntheseweg in Pflanzen beeinflussen. Die Kombination von Gibberellinen mit PBZ erhöhte den Gehalt an Chinonmethid-Triterpenen (QT) in Montevidia floribunda. Die Zusammensetzung des Terpenoid-Biosynthesewegs von Lavendelöl veränderte sich nach Behandlung mit 400 ppm PBZ. Bisher liegen jedoch keine Berichte über die Anwendung von PBZ bei Pilzen vor.
Neben Studien, die sich mit der Steigerung der Triterpenproduktion befassen, wurden auch die Regulationsmechanismen der Triterpenbiosynthese in Moriformis unter dem Einfluss chemischer Induktoren aufgeklärt. Aktuell konzentrieren sich Untersuchungen auf die Veränderung der Expressionsniveaus von Strukturgenen, die mit der Triterpenbiosynthese im MVA-Stoffwechselweg in Zusammenhang stehen und zu einer erhöhten Terpenoidproduktion führen.^12,14 Die diesen bekannten Strukturgenen zugrunde liegenden Signalwege, insbesondere die ihre Expression regulierenden Transkriptionsfaktoren, sind jedoch in den Regulationsmechanismen der Triterpenbiosynthese in Moriformis weiterhin unklar.
In dieser Studie wurden die Auswirkungen verschiedener Konzentrationen von Pflanzenwachstumsregulatoren (PGRs) auf die Triterpenproduktion und das Myzelwachstum während der Submersfermentation von Geißblatt (S. lonicericola) untersucht. Anschließend wurden Metabolomik und Transkriptomik eingesetzt, um die Triterpenzusammensetzung und die Genexpressionsmuster der an der Triterpenbiosynthese beteiligten Gene während der PBZ-Behandlung zu analysieren. RNA-Sequenzierung und bioinformatische Daten identifizierten den Zieltranskriptionsfaktor von MYB (SlMYB). Darüber hinaus wurden Mutanten generiert, um die regulatorische Wirkung des SlMYB-Gens auf die Triterpenbiosynthese zu bestätigen und potenzielle Zielgene zu identifizieren. Elektrophoretische Mobilitätsverschiebungsanalysen (EMSA) wurden verwendet, um die Interaktion des SlMYB-Proteins mit den Promotoren von SlMYB-Zielgenen zu bestätigen. Zusammenfassend war das Ziel dieser Studie, die Triterpenbiosynthese mit Hilfe von PBZ zu stimulieren und einen MYB-Transkriptionsfaktor (SlMYB) zu identifizieren, der Triterpenbiosynthese-Gene wie MVD, IDI und FDPS in S. lonicericola als Reaktion auf die PBZ-Induktion direkt reguliert.
Die Induktion sowohl von IAA als auch von PBZ steigerte die Triterpenoidproduktion in Geißblatt signifikant, wobei die induzierende Wirkung von PBZ stärker ausgeprägt war. Daher erwies sich PBZ bei einer zusätzlichen Konzentration von 100 mg/L als der beste Induktor und sollte weiter untersucht werden.