Detektion und Visualisierung der Pflanzen‐Pathogen‐Response durch Nah‐Infrarot‐fluoreszente Polyphenolsensoren

Abstract

AbstractPflanzen nutzen Sekundärmetabolite, wie Polyphenole, zur chemischen Verteidigung gegenüber Pathogenen und Herbivoren. Trotz ihrer wichtigen Rolle bei der Reaktion von Pflanzen auf Pathogene bleibt die Detektion von Polyphenolen in komplexen Pflanzengeweben eine Herausforderung. Hier berichten wir vom Aufbau molekularer Sensoren zur Visualisierung pflanzlicher Polyphenole, basierend auf Nah‐Infrarot (NIR)‐fluoreszenten Kohlenstoff‐Nanoröhren (SWCNTs). Dabei identifizierten wir Oberflächenmodifikationen mit Polyethylenglycol‐Phospholipiden, die (6,5)‐SWCNTs sensitiv (Kd=90 nM) gegenüber pflanzlichen Polyphenolen machen und die Emission (ca. 1000 nm) quenchen und bathochrom (bis zu 20 nm) verschieben. Diese Sensoren detektieren Unterschiede im Gesamtphenolgehalt nach Herbivor‐ oder Pathogenstimulus im Nutzpflanzensystem und in Blattextrakten. Ferner erlauben sie die Bildgebung der Pathogen‐induzierten Polyphenolausschüttung (24 h). Dieser Ansatz ermöglicht die In‐situ‐Visualisierung und Charakterisierung der chemischen Pflanzenverteidigung in Echtzeit und ebnet den Weg zur Phänotyp‐basierten Optimierung der Polyphenolsekretion.