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Biotransformation and utilization of drimane sesquiterpenes by endophytic microorganisms
Nermina Saronjic
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Betreuer*in
Franz Hadacek
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Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved
DOI
10.25365/thesis.17892
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29704.43544.396155-0
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Abstracts

Abstract
(Deutsch)
Endophyten umfassen alle Mikroorganismen, die Pflanzengewebe besiedeln ohne Krankheitssymptome hervor zu rufen. Der Pfefferrindenbaum, Warburgia ugandensis, kommt im tropischen Südostafrika vor und ist bekannt hinsichtlich seiner Sekundärmetaboliten, Drimansesquiterpene, die sich durch eine Reihe von verschiedenen biologischen Aktivitäten und dem Einsatz in der Volksmedizin auszeichnen, insbesondere für ihre antimikrobielle Wirkung. In Zusammenhang mit Endophyten stellt dieser Baum ein interessantes Modellsystem dar, in dem erforscht werden kann, wie Endophyten in einer Wirtspflanze mit effizienten antimikrobiellen Sekundärmetaboliten überleben können beziehungsweise in welchem Ausmaß Endophyten Sekundärstoffwechselmuster der Wirtspflanze beeinflussen können. In diesem Zusammenhang wurden verschiedene Experimente ausgeführt. Mehrere endophytische Pilze und taxonomisch verwandte Isolate von anderen Quellen wurden in die Studie aufgenommen. Deren Empfindlichkeit gegenüber verschiedenen Wurzel, Blatt- und Fruchtextrakten, deren jeweilige angereicherte und hydrolisierte Drimanfraktion (letztere als Versuch, maskierende Zucker- und Estergruppen abzutrennen) wurde für alle Pilze überprüft. Dieselben Extrakte und Extrakpräperationen wurden als Substrat den Pilzisolaten angeboten und die Verwertung mittels Vergleich mit Wasserkulturen überprüft. Biotransformationsversuche mit denselben Extraktfraktionen schlugen fehl, daher wurde der kommerziell erhältliche Sesquiterpenealkohol Farnesol als Ersatz verwendet. Hoher Drimangehalt führte zu einer Hemmung der getesteten Pilze. Einer der Endophyten war weniger empfindlich, doch andere Endophyten wurden ähnlich gehemmt wie Nichtendophyten. In allen erfolgreichen Experimenten führten höhere Substratkontentrationen (sofern es die antimikrobielle Aktivität zuließ) zu einer Entwicklungsförderung. Keine Biotransformationsprodukte von Farnesol konnten detektiert werden und alle getesteten Isolate verringerten die Farnesolkonzentration. Der schwer zu interpretierende Charakter der Ergebnisse wird im Lichte von Depolymerisations und Repolymerisationsdynamik der Drimane diskutiert, welche durch ihre Redoxaktivität hervorgerufen wird. Redoxchemie ist offenbar ein Faktor, der zur Anpassung eines Pilzes an einen endophytischen Lebensstil beizutragen scheint.
Abstract
(Englisch)
Endophytes comprise all microbes colonizing plant tissues which cause no disease symptoms. The pepper bark tree, Warburgia ugandensis, occurs in tropical South East Africa and is well known for its secondary metabolites, drimane sesquiterpenes, which are renowned for various biological activities and use in traditional medicine. Drimane sesquiterpenes are especially known for their antimicrobial activity. In context with endophytes, this tree represents an interesting model system to explore how endophytic microbes survive in host plants with efficient antimicrobial secondary metabolites and to what extent endophytes affect the patterns of secondary metabolites in their host plants. Accordingly, several experiments were carried out. Several endophytic fungi and taxonomically closely related strains that were recovered from other sources were included in the study. The susceptibility of all fungal strains was determined against various root, leaf, and fruit crude extract, the respective enriched drimane fraction and their hydrolysis products (in attempts to remove masking sugars and esters). The same crude extracts and extract preparations were offered as substrates to the same fungi and their ability to utilize them was assessed by comparing them to water-grown cultures. Biotransformation assays with the crude extracts and extract preparations failed. Thus, the commercially available sesquiterpene farnesol was used instead for this experiment. Drimane richness generally caused inhibition of the tested fungi, one of the endophyte isolates was less susceptible but other endophytic isolates were similarly susceptible than non-endophytic strains. In all successful experiments, the highest concentration tested (depending on the susceptibility) served as substrate for all tested fungi. No biotransformation products of farnesol could be detected and all tested fungal isolated decreased the detectable farnesol concentrations. The enigmatic character of the results is discussed in terms of depolymerization and repolimerization dynamics of the drimane sesquiterpenes, which is caused by their high redox activity. Redox chemistry seems also to be a factor that contributes to adaptation of a fungal strain to an endophytic life style.

Schlagwörter

Schlagwörter
(Englisch)
Warburgia ugandensis endophytes secondary plant metabolites drimane sesquiterpenes farnesol
Schlagwörter
(Deutsch)
Warburgia ugandensis Endophyten sekundäre Pflanzenstoffe Drimane Sesquiterpenes Farnesol
Autor*innen
Nermina Saronjic
Haupttitel (Englisch)
Biotransformation and utilization of drimane sesquiterpenes by endophytic microorganisms
Paralleltitel (Deutsch)
Biotransformation und Verwertung von Drimane Sesquiterpenes von endophytischen Mikroorganismen
Publikationsjahr
2012
Umfangsangabe
63 S. : graf. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Franz Hadacek
Klassifikation
42 Biologie > 42.90 Ökologie: Allgemeines
AC Nummer
AC09020442
Utheses ID
16029
Studienkennzahl
UA | 066 | 833 | |
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