Über Papaver bracteatum Lindl .

Biochem. Physiol. Pflanzen (BPP), Ed. 1G2, S. 474-477 (1971)

Institu t fur Biochemie der Pflanzen der Deutschen Akademie der Wissenschaften zu Berlin, HallejSaale

Kurze Mitteilung

Uber Papaver bracteatum

LINDL.

8. Mitteilung: Erneutes Auftreten von Alpinigenin in Thebain-Typen naeh Verfiitterung von Tetrahydropalmatin Von H. BOHM Mit einer Abbildung (Eingegangen am 29. Marz 1971)

Papaver bracteatum Lindl. 8: A New Occurrence of Alpinigenine in Thebaine.Types after Feeding of Tetrahydropalmatine

Summary Thebaine-type Papaver bracteatu,i/ plants contain alpinigenine during their early stages of development but this alkaloid is not anymore detectable in older plants. Now it is shown leaves of old plants are able to form alpinigenine after feeding of tetrahydropalmatine (THP), a tetrahydroprotoberberine alkaloid. Leaves of Papaver orientale L., a related species to P. bracteatum, which normally not produce alpinigenine, do not synthesize alpinigenine after application of THP. - These results seems to support the view that the absence of alpinigenine in old thebaine-types of P. bracteatum is due to the stop of the biosynthesis in an early stage of development but not the result of a permanent formation and degradation of this particular alkaloid. Apparently one of the steps in the biosynthetic pathway is blocked in old plants and a new formation of alpinigenine is triggered by feeding of tetrahydropalmatine.

Bei der Verandemng des Alkaloidspektrums wahrend del Entwicklung von

Papaver bracteatum bleibt Alpinigenin (= Alkaloid E) in einigen Pflanzen erhalten (Alpinigenin-Typen), in anderen verschwindet es wic die ubrigen Alkaloide, auJ3cr Thebain (Thebain-Typen; BOH~1 1967). Darin besteht ein giinstigcr Ausgangspunkt fUr die Klarung der Frage, warum mehrere der im Jugendstadium von P. bracteatum vorhandenen Alkaloide wahrend der weiteren Lebensdauer dieses Staudenmohnes fehlen. Als Ursache sind zu diskutic1'en: die Einstellung der Biosynthese bzw. ein standiger Abbau bei fortlaufender Bildung. Zur Unterscheidung zwischen beiden Moglichkeiten wurde versucht, ob nach VerfUtterung einer Zwischenstufe der Alpinigenin-Biosynthese an mehrjahrige Thebain-Typen von P. bracteatum Alpinigenin erneut auftritt.

tIber Papaver bracleatum

L1NDL.

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1£8 erschien notwendig, zuvor grundlegende, durch Diinnschiehtchromatographie erhaltene Befunde zu sichern: Aus jungen Pflanzen eines BestandGs reiner ThebainTypen konnte ein Alkaloid isoliert werden, das in allen untersuchten Eigenschaften (Schmp., UV- u. IR-Spektrum, (tX)D) mit Alpinigenin (GUGGISBERG u. a. 1967) iibereinstimmt. Bei zeitlich gestaffelter Ernte ergaben jeweils 570 g Trockensubstanz ganzer Pflanzen zwei Monate nach der Aussaat 165 mg Alpinigenin, weitere zwei Monate danach 7,5 mg Alpinigenin und zum Zeitpunkt des Knospenschiebens keinc effaBbare Menge diescs Alkaloids. Alpinigenin aus vier W ochen alten Thebain-Typen, die zwei Tage einer 14C0 2 -haltigen Atmosphare ausgesetzt waren, besitzt eine konstante Radioaktivitat. - Es ist also bewiesen, daB Alpinigenin in jungen ThebainTyppn von P. bracteatum entsteht, zunachst gespeichert wi:"d und spater ve'"schwindet Bei der Auswahl ciner Zwischenstufe filr den geplanten Fiitterungsversuch waren bcstimmend 1. die bisherigen Befundc tiber die Biosynthese des Alpinigenins (BOHl\1

CH30~ ",I o N-CH 1

CH30

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2 Tyrosin -Aq[jlvolente

Abb. 1. Wahrscheinliche Beziehung zwischen Alpinigenin- und Thebain-Biosynthese in Alpinigenin-Typen und in jungen Thebain-Typen von Papaver bracteatum. 33*

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H. BOHM

und RONSCH 1968; RONSCH und BOHlVr im Druck), 2. eine aus Untersuchungen an (BATTERSBY, FOULKES u. a. 1968; BATTERSBY, HIRST u. a. 1968) abgeleitete Vorstellung tiber die Beziehung zwischen Alpinigenin- und Thebain-Biosynthese (Abb. 1) und 3. die Annahme, da13 bei einer Einstellung der Alpinigenin-Biosynthese die Unterbrechung des Biosyntheseweges vor Zwischenstufen liegt, die nicht mehr in die Thebain-Biosynthese einbezogen werden konnen. Danach erschien Tetrahydropalmatin (THP), ein Tetrahydroprotoberberin-Alkaloid, ftir den Versuch geeignet. Es wurde an isolierte Blatter alter, seit Jahren Alpinigeninfreier Stauden von P. bracteatum verftittert. Als sich in ersten dtinnschichtcbromatographischen Analysen ein zusatzIiches Alkaloid zeigte, gewannen wir dieses aus einem gro13eren Versuchsmaterial und identifizierten es als Alpinigenin (Schmp., IR-Spektrum). Durch Dtinnschichtchromatographie wurde nach der Gabe von THP an jeweils drei Blatter von 24 untersuchten Pflanzen einer Population in jedem einzelnen Blatt Alpinigenin nachgewiesen. Um weitgehend auszuschlie13en, da13 dieses Ergebnis durch unspezifische Reaktionen oder durch die Mitwirkung von Mikroorganismcn entsteht, verftitterten wir THP auch an Blatter des Staudenmohnes Papaver orientale L., eines nahen Verwandten von P. bracteatum, der kein Alpinigenin bildet. Die angebotene Alkaloidmenge blieb dabei nahezu unverandert; Alpinigenin war nicht nachweisbar.

Papaver somnifemm L.

Tetrahydropalmatin (THP) wurde nach SPATH und MOSETTIG (1926) aus Berberinsulfat erhalten. Die Blatter zur Fiitterung nahmen wir von Trieben der Mohnpflanzen jeweils an demselben Knoten unter der Bliite, entfernten den ausgetretenen Milchsaft vom Stielende und stelJten sie einzeln in Riihrchen mit THP-Liisung bzw. mit dem waBrigen Liisungsmittel bei Kontrollen. Allgemein wurden je Blatt (0 Trockengewicht 735 mg) 600 {tg THP in 0,6 ml 0,05%ig. HCl wiihrend 24 Std. in drei Gaben verabreicht, dazwischen und anschlieBend aqua dest. nach Bedarf. Die Versuchsansatze standen in oben offen en feuchten Kamm ern bei 17 ± 0,5 °0 im Langtag. Die Versuchsdauer betrug 72 Stunden. Die Fixierung erfolgte durch Erhitzen des zerkleinerten Materials auf 80 °0. BeziigJich der Gewinnung der Alkaloidextrakte, deren Chromatographie und der Isolierung von Alpinigenin siehe BOHM 1967. Aus einem Versuchsansatz mit 80 Blattern wurden 7,4 mg Alpinigenill erhalten.

Die dargestellten Befunde stimmen mit dem Ergebnis eines frtiheren, orientierenden Versuches (RONSCH und BOHM im Druck) tiberein, bei dem THP an eine HaUte oiner senkrecht geteilten P. bracteatum-Staude gefiittert worden war. Sie sind schwer vereinbar mit einem standigen Abbau von Alpinigenin in alter en Thebain-Typen und berechtigen zu der Annahme, da13 die Alpinigenin-Biosynthese in dies en Pflanzen unterbrochen ist. Zu der gleichen Beurteilung veranla13t der Nachweis einer Dominanz der dauernden Alpinigenin-Bildung in Kreuzungsversuchen mit Thebain- und Alpinigenin-Typen (BOHM 1970), tiber die ausftihrlich nach dem Abschlu13 der F 2Analysen berichtet werden soll. Das Auftreten von Alpinigenin in unseren Versuchen mu13 also als eine erneute Biosynthese gedeutet werden. Weitere Untersuchungen haben deshalb der Blockierung der Alpinigenin-Biosynthese in Thebain-Typen und den

1"

i1:1:4' TThrr Pa]Jrwer hmclmtum LINDL.

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Vol'gangpn naeh Vel'flitterung von THP zu gelten. Von ihl'en El'gebnissen wil'd abhiingon. wie weit del' hiel' mitgeteilton Tatsache eine allgemeine Bedeutung Zllkommt. Frau HELGA NIXDOllF danke ieh fiir umsichtige und gewissenhafte technische Assistenz, Friilliein stud. biochem. GnH.ISTINE PAl'HALY fiir ihre einsatzfreudige, interessierte Mitarbeit.

Literatur B.\TTERSRY, A. R., FOULKES, D. M., HIllST, M., PARRY, G. V., und STAUNTON, .T., .T. chem.Soc. (London) 210-216 (1968). BATTERSBY, A. R., HIRST, M., MCCALlllN, D . .T., SOUTHGATE, R., und STAl1NTON, .T., .T. ('hem. Soc. (London) 21G3-2172 (1968). BiiHM, H., Planta med. (Stuttgart) 15, 215-220 (1967). - Planta med. (Stuttgart) 19, 93-109 (1970). - und RiiNSCH, H., Z. Naturforsch. 23b, 1552-1553 (1968). GnGGISBERG, A., HESSE, M., SCHMID, H., BiiHM, H., RiiNSCII, H., unrl MOTITES, K., Helv. ehim. Acta 50, 621-624 (1967). RiixsCH, n., und BiiHM, H., Abh. rltsch. Akad. Wiss. Berlin, im Druck SI':i.'l'II, E., und :l;IOSETTIG, E., Ber. dtsch. chem. Ges. 511, 149(i-1500 (1926). Anschrift des Verfassers: Dr. HARTMITT Biimr, Institut fiir Biochemic der Pflanzen (ler TlA W, 401 TTallejSaa.le, Weinberg.

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