Die Biosynthese von Terpenen in Lippenblütlern (Lamiaceae)

Die ätherischen Öle von Minze, Salbei, Oregano und Thymian haben viele pharmazeutische Nutzungen und werden darüberhinaus auch als Geschmacksstoffe in Nahrungsmitteln und Kosmetika genutzt. Die ätherischen Öle bestehen vor allem aus Terpenen, deren Zusammensetzung stark variieren kann. In natürlichen Populationen von Thymian und Oregano finden sich oft mehrere Chemotypen, das sind Pflanzen die morphologisch gleich sind, aber ein anderes Terpenprofil im ätherischen Öl besitzen. Diese Terpenprofil bestimmt sowohl die pharmazeutische Nutzbarkeit der Pflanzen als auch deren Resistenz gegen Schadorganismen.

Wir möchten den Mechanismus der Biosynthese von Terpenen und der Bildung von Chemotypen in Pflanzenpopulationen verstehen. Klassische genetische Untersuchungen zeigten eine epistatische Serie von sechs Loci, die den Chemotyp einer Pflanze definieren. Im Rahmen unserer Arbeiten möchten wir die molekularen und biochemischen Mechanismen aufklären, die diese komplexen Regulationsvorgänge in der Pflanze ermöglichen.

The biosynthesis of terpenes in Lamiaceae

The essential oils of mint, sage, oregano and thyme have important pharmaceutical uses and are widely used as flavoring compounds for food and cosmetics. These essential oils consist mostly of monoterpenes but often show substantial qualitative and quantitative differences within a single species. Natural populations of both thyme and oregano each consist of several chemotypes that have an identical morphology but are defined by differences in their terpene profile. Due to these differences in terpene content, the chemotypes differ in their resistance to particular herbivores and appear to be localized in the environments with the herbivore communities that they are best defended against.

The goal of our study is to understand the evolution of chemotypes and the genetic mechanisms that maintain the distinct chemotypes in mixed populations of thyme. Classical genetic studies on thyme demonstrated an epistatic series of six loci that define each of the chemotypes. We are extending these studies towards the molecular genetics and biochemistry of chemotype formation with the aim to characterize the biosynthesis of terpenes and the mechanisms that regulate chemotype formation in the plant.