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Titelaufnahme

Titel
Towards gas chromatography - mass spectrometry based metabolomics for the study of fusarium and wheat / von Denise Schöfbeck
VerfasserSchöfbeck, Denise
Begutachter / BegutachterinKrska, Rudolf ; Adam, Gerhard
GutachterSchuhmacher, Rainer
Erschienen2012
Umfang173 S. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Univ. für Bodenkultur, Diss., 2012
Anmerkung
Zsfassung in dt. Sprache
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Fusarium Head Blight / Metabolic Profiling / HS SPME GC-MS / Targetanalytik / MSTFA
Schlagwörter (EN)Fusarium Head Blight / metabolic profiling / HS SPME GC-MS / target analysis / MSTFA
Schlagwörter (GND)Weizen / Ährenkrankheit / Fusarium / Mykotoxin / GC-MS / Metabolom
URNurn:nbn:at:at-ubbw:1-19026 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
 Das Werk ist frei verfügbar
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Towards gas chromatography - mass spectrometry based metabolomics for the study of fusarium and wheat [6.35 mb]
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Das Hauptthema dieser Dissertation war die Entwicklung und Anwendung von Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC-MS) basierenden Methoden, um flüchtige und nicht-flüchtige, polare Metabolite des Pilzpathogens Fusarium und seiner Wirtspflanze Weizen zu studieren. Fusarium Head Blight ist eine schwerwiegende Pflanzenkrankheit bei vielen Getreidesorten, verursacht von Pilzen der Gattung Fusarium. Um die Pathogenizität des Pilzes und die Pflanzenabwehrreaktionen besser zu verstehen, sind Veränderungen auf metabolischer Ebene nach einer Infektion von Interesse. Zur Analyse der flüchtigen Metabolite wurde eine Gasraum-Festphasenmikroextraktion (HS SPME) GC-MS verwendet. Diese Methode wurde evaluiert, wobei das Hauptaugenmerk auf der Bestimmung von Matrixeffekten vom Kultivierungsmedium, den Flüchtigen selbst und dem Pilzmycel lag, was gezeigt hat, dass nur die Sesquiterpene quantifiziert werden können. Diese Methode wurde angewandt um lebende Pilzkulturen von F. graminearum PH-1, tri5 und Stämmen der sogenannten Northland population, sowie gesunde und infizierte Weizenähren der Gattung ‘Capo, ‘CM und ‘Remus zu untersuchen. Signifikante Unterschiede bei den Sesquiterpenen wurden zwischen PH-1 und tri5 gefunden. Trichodien, der Vorläufer für die Deoxynivalenol Biosynthese, war das intensivste Sesquiterpen in PH-1 Kulturen. Die Stämmen der Northland population bildeten auch Longiborneol, den Vorläufer für die Culmorin Biosynthese. Die Sesquiterpene konnten in infizierten Weizenähren, aber nicht in gesunden gemessen werden. Weiters wurde eine zweistufige, Online-Derivatisierung unter der Verwendung von Methoxyamin und N-methyl-N-(trimethylsilyl)-trifluoroacetamid zur Analyse von nicht-flüchtigen, hauptsächlich primären Metaboliten mit GC-MS entwickelt. Diese Methode wurde angepasst für die zielgerichtete Analyse eines kleinen Bereichs an Pflanzen- und Pilzmetaboliten, wie Ergosterol, Sitosterol Stigmasterol, 1-Aminocyclopropan-1-Carboxylsäure und 2-Ketobutyrat.

Zusammenfassung (Englisch)

The main topic of this thesis was the development and application of gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) based methods for the study of volatile as well as non-volatile, polar metabolites produced by the fungal pathogen Fusarium graminearum and its host plant wheat. Fusarium Head Blight is a severe plant disease of many grains caused by pathogenic fungi of the genus Fusarium. To better understand the pathogenicity of the fungus and the plant defense response, changes in metabolic profiles due to infection are of high interest. For the analysis of volatile metabolites, Headspace Solid Phase Microextraction (HS SPME) coupled to GC-MS was employed in this thesis. This method was evaluated with special focus on matrix effects of the cultivation medium, volatiles themselves and the fungal mycelium showing that the sesquiterpenes can be determined quantitatively, which could not be achieved for minor constituents. The method was applied to study living fungal cultures of F. graminearum PH-1, tri5 and strains of the so-called Northland population, as well as healthy as infected wheat ears from the cultivars ‘Capo, ‘CM and ‘Remus. Significant differences in the sesquiterpene pattern were determined between PH-1 and tri5. Trichodiene, the volatile precursor for deoxynivalenol biosynthesis, was the most abundant sesquiterpene in PH-1 cultures. In the strains of the Northland population, longiborneol, the precursor for culmorin biosynthesis was detected. The sesquiterpenes were detected in infected wheat ears, but not in healthy wheat ears. Moreover, a two-step, online-derivatisation GC-MS method using methoxyamine and N-methyl-N-(trimethylsilyl)-trifluoroacetamide was developed for the metabolic profiling of non-volatile, mainly primary metabolites. This method was adapted for the targeted determination of a small range of plant and fungal metabolites such as ergosterol, sitosterol, stigmasterol, 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid and 2-ketobutyric acid.