Polyphenol metabolism in sainfoin (Onobrychis viciifolia) : a forage legume of renewed attention

Abstract

Die Esparsette (Onobrychis viciifolia) ist eine traditionelle Futterleguminose mit großem Potential für den Einsatz in der nachhaltigen Landwirtschaft. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war daher, eine mögliche Korrelation zwischen dem Polyphenolmetabolismus und den beobachteten positiven Effekten der Esparsette zu untersuchen.<br />Die Aktivität von Peroxidase (POX) und Polyphenoloxidase (PPO) in der Esparsette wurden untersucht. Beide Enzyme führen zur Bildung quinoider Strukturen und könnten daher die Wechselwirkung zwischen Polyphenolen und Proteinen beeinflussen. 40 in Nordeuropa angebaute Esparsetten-Linien wurden hinsichtlich POX- und PPO-Aktivität untersucht. Weitere Linien, die in Südeuropa angebaut wurden, wurden ebenfalls auf POX- und PPO-Aktivität untersucht. Zudem wurden die Linien hinsichtlich der Expression von an der Flavonoidbiosynthese beteiligten Genen untersucht. Die Linien zeigten deutliche Unterschiede sowohl hinsichtlich der Enzymaktivität, als auch der Genexpression. Untersucht wurde auch die Stabilität der POX. Es konnte gezeigt werden, dass die POX sehr stabil ist und selbst nach bis zu 48-stündiger Inkubation im Schafrumen noch aktiv ist. Ein Vergleich der POX Aktivität von Sainfoin mit Alfalfa zeigte keinen deutlichen Unterschied. Zudem wurde der Einfluss unterschiedlicher Konservierungsmethoden auf die POX-Aktivität untersucht. Heu wies deutlich höhere POX-Aktivitäten auf als Silage und frisches Futter. Für das Screening der antioxidativen Kapazität der Esparsette wurden die Stabilität und Reproduzierbarkeit der DPPH-Methode gezeigt, womit die Methode geeignet für ein Screening der Esparsette ist.

Sainfoin (Onobrychis viciifolia) is a traditional forage legume with great potential for sustainable agriculture. The aim of the present work was to study the possible correlation between the polyphenol metabolism and the observed positive effects of sainfoin.<br />Peroxidase (POX) and polyphenoloxidase (PPO) were studied as possible enzymes for the formation of quinoid structures, which could influence the interaction of polyphenols with protein. 40 selected lines grown in northern Europe were studied for the screening of POX and PPO activity.<br />Further selected sainfoin varieties grown in southern Europe were screened for their POX and PPO activity and in addition for their gene expression of 9 flavonoid genes. The lines showed distinct differences with respect to gene expression and enzyme activity.<br />The stability of POX activity was studied and revealed that the POX activity remains quite stable even when incubated in the sheep rumen up to 48 hours. A comparison of the POX activity of sainfoin with alfalfa showed no distinct difference in the activity. Furthermore, the effect of different conservation methods on the POX activity of sainfoin was studied. It showed that POX activity in hay is higher than in silage and fresh forage. For screening of the antioxidant capacity, DPPH method showed to be a stable and reproducible method for the screening of sainfoin.