Finding the Markers of Fungal and Bacterial Infections in Allium cepa L.

Die Zwiebel (Allium cepa L.) gilt als eines der wichtigsten Gemüse. Die Produktion von getrockneten Zwiebeln beträgt mehr als 88 Millionen Tonnen pro Jahr. Der umfangreiche Einsatz von Zwiebeln für die industrielle Lebensmittelproduktion erfordert gute Lagereigenschaften. Zwiebeln sind jedoch anfällig für mehrere mikrobielle Infektionen, die ihren Ertrag und ihre Qualität innerhalb kurzer Zeit verringern. Die frühen Stadien der Infektion lassen sich bei Zwiebeln mit herkömmlichen Analysemethoden nicht nachweisen. Es ist davon auszugehen, dass das Muster der chemischen Verbindungen durch die Einwirkung von pathogenen Bakterien und Pilzen verändert wird. In diesem Projekt wollen wir die Infektionsmarker in Allium cepa L. identifizieren, die zur Früherkennung häufiger Zwiebelkrankheiten beitragen können. Fünf Arten von Mikroorganismen, nämlich: Fusarium oxysporum, Fusarium proliferatum, Penicillium sp., Botrytis aclada und Erwinia cartovora, wurden in Zwiebeln getestet. Gesunde und infizierte Zwiebeln wurden mit Essigsäureethylester extrahiert. Die Extrakte wurden mittels HPLC analysiert, um die Infektionsmarker zu bistimmen. Wir haben zwei verschiedene neue Peaks in den Chromatogrammen identifiziert, die sich auf Markerverbindungen beziehen. Die Fraktionen wurden weiter untersucht, um ihre chemische Struktur mittels HPLC/MS, HRMS, UV, IR und NMR aufzuklären. Für die quantitative Bestimmung beider Verbindungen wurde Dimethyldihydrofuranon (DMDHF) als interner und externer Standard etabliert. Sieben weitere Allium-Arten wurden ebenfalls getestet, um das Vorhandensein der gleichen Marker zu untersuchen. Einige zusätzliche Experimente wurden durchgeführt, um die Marker zu synthetisieren, sie mit GC und IMS nachzuweisen und die Bioaktivität der neuen Substanzen in infizierten Zwiebeln zu testen. Die Struktur zweier neuer Marker wurde nach der Infektion als 2-Hexyl-5-methyl-3(2H)-furanon und 2-Octyl-5-methyl-3(2H)-furanon bestätigt. Diese Verbindungen konnten erst nach einer Infektion nachgewiesen werden und sie konnten als Marker für eine Pilz- oder Bakterieninfektion bei Allium cepa L. angesehen werden. Die Konzentration der Marker variierte zwischen 1 und 30 ppm, bezogen auf die Frischmasse der Zwiebeln. Die genaue Konzentration kann vom Infektionsgrad abhängen. Diese untersuchten Marker traten auch in A. Altaicum Pall., A. . pskemense B. Fedt, A. cornutum Clementi ex Vis., A. Fistulosum L. und A. porrum L. auf, während sie in Allium sativum L. nicht nachgewiesen werden konnten. In Bioaktivitätstests konnte keine signifikante antimykotische oder antitumorale Aktivität festgestellt werden. Die Ergebnisse zeigten ebenfalls einen Anstieg des freien Quercetins in infizierten Zwiebeln im Vergleich zu den gesunden Zwiebeln. Die 3(2H)-Furanone wurden bereits in früheren Studien als normale Aromastoffe in Allium cepa L. nachgewiesen. Die Produktion von 3(2H)-Furanonen in Pflanzen nach einer Infektion könnte eine indirekte Abwehrstrategie sein, um das Quorum sensing in Bakterien und anderen Mikroorganismen zu stören.