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Institute of Bio- and Geosciences

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TaReCa

Tailoring of secondary metabolism in horticultural residuals and cascade utilization for a resource efficient production of valuable bioactive compounds (TaReCa) - Subproject B

Runtime
11.2017 - 10.2020

The production of vegetables like tomato and bell pepper in greenhouses leaves big amounts of unused plant material behind, which could be a resource for extraction of plant secondary metabolites. As secondary metabolism can be induced by a variety of biotic and abiotic stresses, such plant residuals can be valorized by stress treatments in the production greenhouses after fruit harvest, inducing accumulation of valuable secondary metabolites. The establishment of such a process was investigated for tomato plants in our group and in the consortium of the project InducTomE before (https://www.biosc.de/inductome).

TaReCa is funded by BMBF in the framework of the call “Tailored bio-based ingredients for a competitive bio-economy” in the „National Research Strategy Bioeconomy 2030“ for three years from 11/2017 to 10/2020. In the subproject B, young bell pepper plants are subjected to various stress treatments to achieve high enrichment of certain secondary metabolites of interest.
The project focuses on the group of flavonoids with antioxidant potential and in particular on cynaroside, which may be of interest to the cosmetics, food and pharmaceutical industries, and graveobioside A, which, among other activities, is considered to have a biocidal function. Also, TaReCa will identify further secondary metabolites of value in the bell pepper residuals by metabolite screenings and economic evaluation of the metabolites. The project develops easy-to-use bell pepper plant phenotyping technologies to enable growers to perform and monitor the required stress management and identify ideal harvest times.
TaReCa cooperates with academic partners for characterization of gene expression and metabolite profiling, for the transfer of induction protocols to commercial-like greenhouses and horticultural evaluation, for economic evaluation and for the development of extraction technologies and cascade utilization of biomass. The project is accompanied by an industrial advisory board to enable the realization of industrial utilization of the residual biomass.

Partners:
• Dr. A. Wormit, Dr. J. Reimer, Prof. B. Usadel, Lehrstuhl für Botanik und Molekulargenetik und Institut für Biologie I, RWTH Aachen (Project Coordinator)
• Dr. S. Schmittgen, Prof. G. Noga, INRES-Gartenbauwissenschaft, Universität Bonn
• Dr. L. Carraresi, Prof. S. Bröring, Institut für Lebensmittel- und Ressourcenökonomie, Universität Bonn
• M. Lück, Prof. A. Jupke, Lehrstuhl für Fluidverfahrenstechnik, RWTH Aachen

Industrial advisory board:
• Landwirtschaftskammer NRW, Versuchszentrum Gartenbau Straelen/Köln-Auweiler
• Triolio-M GmbH
• Symrise AG
• Gartenbau Hoffmann

TaReCa

Maßschneidern des Sekundärmetabolismus in gartenbaulicher Restbiomasse und Kaskadennutzung für eine ressourcen-effiziente Produktion von wertvollen bioaktiven Substanzen (TaReCa) – Teilprojekt B

Projektdauer:
11.2017 - 10.2020

Die Produktion von Gemüse wie Tomaten und Paprika in Gewächshäusern hinterlässt große Mengen an ungenutztem Pflanzenmaterial, das als Ressource für die Extraktion von sekundären Pflanzenmetaboliten genutzt werden könnte. Da der Sekundärmetabolismus durch eine Vielzahl von biotischen und abiotischen Stressfaktoren induziert werden kann, können solche Pflanzenreste durch Stressbehandlungen in den Produktionsgewächshäusern nach der Fruchternte aufgewertet werden, indem eine Akkumulation von wertvollen Sekundärmetaboliten angeregt wird. Die Etablierung eines solchen Prozesses wurde für Tomatenpflanzen in unserer Gruppe und im Konsortium des Projekts InducTomE bereits zuvor untersucht (https://www.biosc.de/inductome).

TaReCa wird vom BMBF im Rahmen des Aufrufs "Maßgeschneiderte biobasierte Inhaltsstoffe für eine wettbewerbsfähige Bioökonomie" in der "Nationalen Forschungsstrategie Bioökonomie 2030" für drei Jahre von 11/2017 bis 10/2020 gefördert. Im Teilprojekt B werden junge Paprikapflanzen verschiedenen Stressbehandlungen unterzogen, um eine hohe Anreicherung bestimmter Sekundärmetabolite zu erreichen.
Das Projekt konzentriert sich auf die Gruppe der Flavonoide mit antioxidativem Potenzial und insbesondere auf Cynarosid, das für die Kosmetik-, Lebensmittel- und Pharmaindustrie von Interesse sein könnte, und auf Graveobiosid A, das neben anderen Aktivitäten eine biozide Funktion hat. Darüber hinaus wird TaReCa weitere Sekundärmetabolite in den Paprikarückständen durch Metaboliten-Screenings und ökonomische Bewertung der Metaboliten identifizieren. Das Projekt entwickelt benutzerfreundliche Phänotypisierungstechnologien für Paprikapflanzen, mit denen Züchter das erforderliche Stressmanagement durchführen und überwachen sowie ideale Erntezeiten identifizieren können.
TaReCa kooperiert mit akademischen Partnern bei der Charakterisierung von Genexpressions- und Metabolitenprofilen, beim Transfer von Induktionsprotokollen in produktionsnahe Gewächshäuser und gartenbauliche Bewertung der Produktion, bei der ökonomischen Bewertung und bei der Entwicklung von Extraktionstechnologien und der Kaskadennutzung von Biomasse. Das Projekt wird von einem Industriebeirat begleitet, um die industrielle Verwertung der Restbiomasse realisieren zu können.

Partner:
• Dr. A. Wormit, Dr. J. Reimer, Prof. B. Usadel, Lehrstuhl für Botanik und Molekulargenetik und Institut für Biologie I, RWTH Aachen (Project Coordinator)
• Dr. S. Schmittgen, Prof. G. Noga, INRES-Gartenbauwissenschaft, Universität Bonn
• Dr. L. Carraresi, Prof. S. Bröring, Institut für Lebensmittel- und Ressourcenökonomie, Universität Bonn
• M. Lück, Prof. A. Jupke, Lehrstuhl für Fluidverfahrenstechnik, RWTH Aachen

Industriebeirat:
• Landwirtschaftskammer NRW, Versuchszentrum Gartenbau Straelen/Köln-Auweiler
• Triolio-M GmbH
• Symrise AG
• Gartenbau Hoffmann


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