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Zur Kompartimentierung der Synthese von Mono- und Sesqui-Terpenen des ätherischen Öls beiPoncirus trifoliata

Compartmentation of mono- and sesqui-terpene biosynthesis of the essential oil inPoncirus trifoliata

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Summary

The fruit ofPoncirus trifoliata shows glandular cell complexes in the exocarp, which produce a volatile oil rich in monoterpenes but poor in sesquiterpenes and oxigenated compounds. The juice vesicles of the endocarp possess similar cell complexes mainly containing sesquiterpenes and oxigenated compounds, whereas monoterpenes only occur in small amounts. By the use of combined gas chromatography-mass spectrometry 19 components of the rind oil and 15 compounds of the endocarp oil could be identified.

As demonstrated by electron microscopy the terpenes most probably are synthesized predominantly, if not exclusively in plastids. As shown by gasradiochromatography radioactive precursors (14CO2 and14C-leucine) are incorporated into mono- and sesqui-terpenes to a different extent.

This is due to two gland types producing essential oils of different composition with regard to their mono- and sesqui-terpene percentage. In fruit development the exocarp glands differentiate earlier than the endocarp glands do. The activity of exogenously applied14CO2 first reaches the peripheral glands and later on appears in the interior glands. Depending upon the growth season, labelled leucine transported by the conducting tissues from lower plant parts leads to a high specific activity of the sesqui-terpenes and oxigenated compounds. It could be argued that in this instance the glands of the pulp are better provided with precursors than the exocarp glands. The successive maxima of essential oil production in both glandular complexes, and the changes in the concentration of individual oil constituents during the ontogeny of the fruit also contribute to different incorporation ratios of radioactive precursors into mono- and sesqui-terpenes.

Zusammenfassung

In der Frucht vonPoncirus trifoliata liegen in der Außenschale Drüsenzellkomplexe, die ein monoterpenreiches ätherisches Öl mit geringem Anteil an Sesquiterpenen und O-haltigen Substanzen produzieren. Ähnlich aussehende Exkretzellkomplexe aus den Saftschläuchen enthalten hauptsächlich Sesquiterpenkohlenwasserstoffe (STKW) und O-haltige Komponenten und sehr wenig Monoterpenkohlenwasserstoffe (MTKW). Im Schalenöl konnten nach gaschromatographischer Trennung mit Hilfe der Massenspektrometrie 19 Komponenten identifiziert werden, im Saftschlauchöl 25.

Elektronenmikroskopische Aufnahmen der jüngsten Drüsenzellen beider Drüsenkomplexe lassen erkennen, daß beide Terpenklassen wahrscheinlich hauptsächlich bzw. ausschließlich plastidär entstehen.

Exogen angebotenes14CO2 wird zunächst überwiegend in die MTKW eingebaut, erst später nimmt die Markierung der STKW und O-haltigen Komponenten stark zu. Über den Ferntransportweg angebotenes14C-Leucin führt anfangs zu einer starken Markierung der STKW und O-haltigen Komponenten, erst später verschiebt sich der Einbau etwas mehr in Richtung MTKW. Als Hauptursache für den differenten Einbau wird das Vorhandensein zweier Typen von Drüsenzellkomplexen mit unterschiedlichen Syntheseleistungen angesehen.

Die aus dem14CO2 in der Außenrinde gebildeten Assimilate werden zuerst in das MTKW-reiche Öl der Schalenexkretbehälter eingebaut. Die überwiegend STKW erzeugenden Saftschlauchbehälter werden erst später beliefert. Beim Leucinangebot über die Fruchtstiele scheint es gerade umgekehrt zu verlaufen. Die aufeinanderfolgenden Maxima der Ölproduktion in den beiden Drüsenzellkomplex-Typen und die Änderung des Komponentenspektrums ihres ätherischen Öls im Verlauf der Vegetationsperiode tragen ebenfalls zu einem je nach Jahreszeit unterschiedlichen Einbau in die MTKW und STKW bei.

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Authors and Affiliations

  1. Institut für Allgemeine Botanik, Universität Hamburg, Bundesrepublik Deutschland

    G. Heinrich, W. Schultze & Renate Wegener

  2. Institut für Botanik und Pharmazeutische Biologie, Universität Würzburg, Bundesrepublik Deutschland

    G. Heinrich, W. Schultze & Renate Wegener

Authors
  1. G. Heinrich
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  2. W. Schultze
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  3. Renate Wegener
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Heinrich, G., Schultze, W. & Wegener, R. Zur Kompartimentierung der Synthese von Mono- und Sesqui-Terpenen des ätherischen Öls beiPoncirus trifoliata . Protoplasma 103, 115–129 (1980). https://doi.org/10.1007/BF01276670

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