Systematische Analyse von Phenylalanin Fluss in Richtung Lignozellulose in Miscanthus x giganteus

Lignozellulose ist die Biomassekomponente von Pflanzen, auf der die meiste Aufmerksamkeit als Ausgangspunkt für neue Fermentationstechnologien in der Produktion von Biokraftstoffen und Biomaterialien liegt. Das darin enthaltene Lignin ist ein phenolisches Polymer und stammt aus dem Phenylalanin (Phe)-Stoffwechsel.

Das Riesengras Miscanthus x gigantheus hat sich als vielversprechende Ressource für die Lignozellulose Produktion erwiesen. Durch Umwelteinflüsse bedingte Modulationen des Phe-Stoffwechsels sind in Miscanthus bisher weitgehend unerforscht, obwohl diese dazu beitragen könnten, den Ertrag und die bioökonomische Effizienz dieses Grases weiter zu steigern. Im Rahmen dieses Projektes haben wir uns daher vorgenommen, eine der größten Wissenslücken in der Biomassendynamik der Miscanthus Arten zu schließen. Durch Integration von massenspektrometrischen, metabolomischen und Metabolitenfluss-Analysen und bioinformatischen Daten möchten wir Veränderungen im Einbau von Phenylalanin in Lignozellulose, Proteine und anderen Phenolderivate gezielt beschreiben können.

Um eine metabolomische Landkarte der Monolignole (GC-MS) und anderer phenolischer Stoffe (UPLC-MS) zu erstellen, werden wir M. x giganteus und andere verwandte Miscanthus Arten verwenden, die bestimmten Umweltbedingungen (z.B. Stickstoff-Ernährung)  oder Stresskonditionen (z.B. Trockenstress) ausgesetzt werden. Dieses Projekt wird grundlegende Kenntnisse der Stoffwechsel-Flussregulierung aufbauen, sowie weitere Informationen liefern, die die aktuellen Zielsetzungen der Lignozellulose-Forschung benötigen.

Methoden: Massenspektrometrie-basierte Metabolomics (UPLC-MS, GC-MS), Stabil-Isotopenmarkierung basierte Flussanalyse, Molekularbiologie, Bioinformatik