Pieris rapae und das Glucosinolat-Myrosinase-System

Cyanidentgiftung in Lepidoptera

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Der Kleine Kohlweißling Pieris rapae ernährt sich von Pflanzen der Brassicales, die durch das Glucosinolat-Myrosinase-System geschützt sind. Eine evolutive Schlüsselinnovation dieser Schmetterlinge, das Nitril-spezifizierende Protein, erlaubt den Raupen die Nutzung dieser Futter¬pflanzen. Vom Phenylalanin abgeleitete Glucosinolate werden von den Raupen zu α-Hydroxynitrilen umgesetzt, die spontan unter Cyanidfreisetzung zerfallen. Dennoch werden die Raupen durch das Vorhandensein Cyanid-liefernder Glucosinolate in der Futterpflanze nicht negativ in Wachstum und Entwicklung beeinflusst.

Um die Schutzmechanismen von P. rapae gegen das Cyanid besser zu verstehen, stand die Metabolisierung von Cyanid im Darm von P. rapae und einigen verwandten Arten im Fokus dieser Arbeit. Dazu wurden die beiden wichtigsten Cyanidentgiftungswege auf Ebene der gebildeten Metaboliten nach Vorstufenfütterung, der involvierten Enzymaktivitäten und der zugrunde liegenden Gene analysiert. Die durchgeführten Untersuchungen beweisen eine Funktion der beiden Cyanidentgiftungsenzyme β Cyanoalanin-Synthase und Rhodanese im Cyanidmetabolismus von P. rapae und anderen Lepidoptera-Arten.