30.03.2004

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Kartoffel-Freisetzung:

Mehr Stärke in den Knollen

Das Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie in Golm hat vom Robert-Koch-Institut die Genehmigung zur Freisetzung gentechnisch veränderter Kartoffeln erhalten. Bei der auf vier Jahre angelegten Freisetzung soll sich im Freiland bestätigen, was zuvor im Gewächshaus funktioniert hat: Die Kartoffeln bilden mehr Stärke in den Knollen durch ein neu eingeführtes Gen, das die Sauerstoffversorgung verbessert.

Kartoffelblüte

Kartoffelknollen

Auch Pflanzen atmen. Sie gewinnen Sauerstoff durch die Photosynthese, bei der sie Kohlenstoffdioxid und Wasser in Traubenzucker und Sauerstoff umsetzen. Die Energie des Traubenzuckers wird mit Hilfe des Sauerstoffes für Stoffwechsel-vorgänge nutzbar gemacht. Pflanzen verfügen aber im Gegensatz zu höheren Tieren über kein Lungen-Kreislaufsystem als Transportsystem für Sauerstoff. Die Gasverteilung erfolgt durch Diffusion zwischen den Pflanzenzellen. Bei Pflanzenteilen wie der unterirdischen Kartoffelknolle, die selber keine Photosynthese betreiben können und deren Oberfläche im Verhältnis zum Volumen klein ist, sind Prozesse, die Energie verbrauchen, wie z.B. die Stärkebildung, begrenzt durch den verfügbaren Sauerstoff.

Hohe Stärkegehalte sind ein wesentliches Qualitätsmerkmal in der Kartoffelzüchtung, denn Kartoffeln sind ein beliebter „Nachwachsender Rohstoff“ für die Stärkeindustrie. Kartoffelstärke wird im „Non-Food“-Bereich eingesetzt etwa bei der Herstellung von Papier, Folien oder Klebstoffen. Das Forschungsprojekt am Max-Planck-Institut zielt in diese Richtung, vorläufig geht es aber um Grundlagenforschung.

Stoffwechselprozesse in der Pflanze, die Energie verbrauchen, wie z.B. die Stärkesynthese, benötigen Sauerstoff. Versuche hatten gezeigt, dass die Sauerstoffversorgung die Stärkebildung begrenzt.

Um diesen Zusammenhang zu überprüfen, wurde ein Gen in die Kartoffel eingeführt, welches das Transport- und Speichersystem für Sauerstoff beeinflusst und somit die Sauerstoffversorgung verbessert.

Dieses Gen stammt aus dem Hornklee (Lotus japanicus), einem Schmetterlingsblütler. Es ist zuständig für die Bildung von Leghämoglobin, einem Eiweiß, welches das Wurzelgewebe des Hornklee mit Sauerstoff versorgt.

Gewächshausversuche mit den transformierten Kartoffeln zeigten: Die Knollen der transgenen Kartoffeln besitzen einen höheren Stärkegehalt, eine größere Energiemenge und einen höheren Sauerstoffgehalt als die Knollen der unveränderten Ausgangslinie.

Im Feldversuch soll nun überprüft werden, ob die Kartoffelpflanzen unter Freilandbedingungen die gleichen Merkmale ausprägen und ob diese stabil bleiben.

Auf einer Anbaufläche von ca. 250 qm sollen pro Jahr maximal 800 Kartoffelpflanzen ausgepflanzt werden und zwar jedes Jahr an einer anderen Stelle der insgesamt 7,7 Hektar großen Versuchsfläche. In diesem Jahr werden 320 gentechnisch veränderte Kartoffeln freigesetzt.