Wat zijn secundaire metabolieten?

Secundaire metabolieten zijn fytochemische verbindingen die, in tegenstelling tot primaire metabolieten, niet rechtstreeks betrokken zijn bij fundamentele levensprocessen (groei, celdeling, ademhaling, fotosynthese, voortplanting). Secundaire metabolieten hebben specifieke functies als reactie op aanpassing aan een omgeving. Enkele van de belangrijkste functies voor de plant zijn :

• Planten beschermen tegen ongedierte en ziekteverwekkers
• Allelopathie (concurrentie tussen planten)
• Plant-microbe symbiose in wortelknolletjes
• Kleur, geur en smaak. Daarom kunnen ze aantrekkelijk zijn voor bestuivers.

Secundaire metabolieten bestaan uit 3 hoofdcategorieën: terpenen, fenolverbindingen en alkaloïden (of stikstofverbindingen).

De secundaire metabolieten die in planten worden gevonden, worden in de geneeskunde op grote schaal gebruikt om angst en stress te behandelen, de symptomen van chronische ziekten te verlichten en verschillende ziekten, van migraine tot kanker, te voorkomen.

Terpenen

Met meer dan 25.000 verbindingen zijn terpenen de belangrijkste klasse van secundaire metabolieten. Natuurlijk geproduceerd door planten, worden ze gekenmerkt door hun vluchtige aard en sterke geur. Ze geven bloemen hun kenmerkende geuren. Bovendien hebben ze vele andere functies in fotosynthese (een component van chlorofyl), fotobescherming (carotenoïde) en ook op het gebied van pigmentatie en antioxidante capaciteit als onderdeel van vitamine A.

Sommige studies hebben de relatie tussen licht en terpeensynthese aangetoond (Loveys et Wareing, 1971; Gleizes et al., 1980; Yamaura et al., 1991; Schnarrenberger et Mohr (1970); en Tanaka et al (1989)). Inderdaad, er is een regulering van de synthese van monoterpenen en carotenoïden door het fytochroom, een receptor voor rood licht. Via carotenoïden worden terpenen ook gekoppeld aan de opname van blauw licht.

Fenolische verbindingen

Fenolen, een alomtegenwoordige en gevarieerde groep secundaire metabolieten in planten, omvatten meer dan 10.000 verbindingen die wijdverspreid zijn in het plantenrijk. De diversiteit van fenolische verbindingen varieert van eenvoudige moleculen (flavonoïden, fenolzuren, fenylpropanoïden) tot sterk gepolymeriseerde moleculen (lignine, tannine, melanine).

Fenolische verbindingen worden gesynthetiseerd als reactie op abiotische of biotische stress. Ze worden vaak geproduceerd als reactie op aanvallen van pathogenen en insecten, hoge temperaturen of als reactie op te intense lichtintensiteit of schadelijke golflengtes. Bijvoorbeeld, anthocyaninen zijn een klasse van zichtbare flavonoïden die verantwoordelijk zijn voor de paars/rode kleur van bladweefsels. Ze komen in grote hoeveelheden voor in bladeren en fungeren voornamelijk als zonnescherm. Door hun antioxidante, anticarcinogene, ontstekingsremmende en cardioprotectieve activiteit zijn fenolische verbindingen gunstig voor de menselijke gezondheid.

De concentraties van fenolische verbindingen in een plant kunnen worden gewijzigd door de kwaliteit van het lichtspectrum. Bijvoorbeeld, blauw licht veroorzaakt een toename van fenolische verbindingen zoals flavonoïden (Azad et al. 2018; Park et al. 2019).

Conclusie

In een gecontroleerde omgeving kunnen we de synthese van secundaire metabolieten manipuleren om de natuurlijke verdedigingsmechanismen van de plant te beïnvloeden of de kwaliteit van de plant te verbeteren. Secundaire metabolieten worden immers gesynthetiseerd in reactie op de omgeving. Een van deze omgevingsfactoren is licht. Er is echter een compromis tussen groei en synthese van secundaire metabolieten.