Pflanze produziert Omega-3-Fettsäuren

Entlastung für Fischbestände in Sicht

13.01.2014 | von Redaktion Pflanzenforschung.de

Der Thunfisch zeichnet sich durch einen hohen Gehalt der Omega-3 Fettsäuren EPA und DHA aus. Forscher sind nun in der Lage, diese Fettsäuren auch pflanzlich herzustellen. (Quelle: © iStockphoto / richcarvey)
Der Thunfisch zeichnet sich durch einen hohen Gehalt der Omega-3 Fettsäuren EPA und DHA aus. Forscher sind nun in der Lage, diese Fettsäuren auch pflanzlich herzustellen. (Quelle: © iStockphoto / richcarvey)

Pflanzen, die Fischöl ersetzen: Wissenschaftler haben das Genom des Leindotters derart verändert, dass er in seinen Samen die wertvollen Omega-3-Fettsäuren EPA und DHA produzieren kann. Das könnte die Fischbestände in den Welt-Meeren schonen und unsere Ernährung gesünder machen.

Weltweit werden jedes Jahr etwa 1 Million Tonnen Öl aus Fischen gewonnen. Aus einem Zehntel davon entstehen Fischölkapseln, der Rest wird an Zuchtfische verfüttert, die wiederum das Öl anreichern sollen. Besonders wertvoll für die menschliche Gesundheit sind dabei die mehrfach ungesättigten Omega-3-Fettsäuren Eicosapentaensäure (EPA) und Docosahexaensäure (DHA). Beide gelten als lebensnotwendig, sollen vor Herz-Kreislauferkrankungen schützen und die neuronale Entwicklung fördern. Sie können aber vom menschlichen Körper nicht selbst hergestellt werden. Der menschliche Organismus kann zwar kleine Mengen an EPA aus einer anderen Omega-3-Fettsäure namens Alpha-Linolensäure (ALA), die in Nüssen und pflanzlichen Ölen vorkommt, herstellen und dann in DHA umwandeln. Auch pflanzliche Öle wie Raps-, Lein-, Hanf- und Sojaöl enthalten Omega-3-Fettsäuren, allerdings fast ausschließlich als ALA. Die Hauptquelle der Omega-3-Fettsäuren EPA und DHA ist jedoch Fisch. Ölige Fische wie Makrelen und Lachs reichern EPA und DHA in ihrem Fleisch an, weißfleischiger Fische wie Kabeljau in der Leber. Doch auch Fische produzieren die wertvollen Öle nicht selbst. Algen sind die einzigen Organismen, die erhebliche Mengen an EPA und DHA herstellen können. In der Natur fressen die großen Fische kleinere, die sich wiederum von Algen, Kieselalgen und anderen Photosynthese betreibenden Meeresorganismen ernähren. So gelangen diese wertvollen Fettsäuren schließlich auf den Teller.

Leindotter produziert Fischöl

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Leindotter (Camelina sativa) produziert bereits eine Vorstufe der Omega-3-Fettsäuren EPA und DHA in seinem Samen und eignet sich daher besonders gut als Produktionsstätte.

Leindotter (Camelina sativa) produziert bereits eine Vorstufe der Omega-3-Fettsäuren EPA und DHA in seinem Samen und eignet sich daher besonders gut als Produktionsstätte.

Bildquelle: © Fornax / wikimedia.org ; CC BY-SA 3.0

Die Nachfrage nach Omega-3-Fettsäuren ist groß und der Druck auf die Fischbestände in den Ozeanen enorm. Für eine gesunde und ausgewogene Ernährung wird eine Fischmalzeit pro Woche empfohlen. Zieht man zu dieser Empfehlung die wachsende Weltbevölkerung in Betracht, wird es eng für die Fischbestände in den Meeren. Zuchtfische in Aquafarmen sind keine Lösung für den steigenden Bedarf, da nicht ohne Nebenwirkungen auf die natürlichen Fischbestände und die Umwelt. Vielerorts sind die wild lebenden Fischbestände durch die Überfischung bereits drastisch reduziert worden. Nun haben Wissenschaftler eine alternative Quelle für EPA und DHA geschaffen. Dazu haben sie Gene, mit denen Algen diese Fettsäuren herstellen, in das Genom von Leindotter (Camelina sativa) integriert. Der Leindotter ist eine einjährige krautige Pflanze, die in ihren Samen natürlicherweise reichlich ALA – einer Vorstufe von EPA und DHA - produziert. Die Samen der mit Hilfe der Gentechnik veränderten Pflanzen enthalten Öl, das nach der Reinigung bis zu 12 % EPA und 14 % DHA enthält – die gleichen Anteile wie Fischöl.

Pflanzliche Ölproduktion geklärt

Die Arbeit der Wissenschaftler lieferte nicht nur ein nützliches Ergebnis, sondern auch die Erkenntnis, wie komplex die Öle in den urzeitlichen Pflanzen produziert werden. Denn bevor die Forscher das Genom des Leindotters umbauen konnten, mussten sie bei Algen und Kieselalgen herausfinden, welche Gene überhaupt für die Ölproduktion verantwortlich sind. Diese setzten sie dann zusammen und integrierten sie mit Hilfe von Agrobacterium tumefaciens in das Genom des Leindotters. Dabei gibt es durchaus Variationsmöglichkeiten. Als die Wissenschaftler fünf Gene in den Leindotter einschleusten, produzierte die Pflanze hauptsächlich EPA, bei sieben Genen hingegen ein Gemisch aus EPA und DHA. Außerdem veranlassten die Forscher die Pflanze über molekulare Signale dazu, die Öle ausschließlich in ihren Samen und ohne angereicherte Zwischenprodukte herzustellen.

Entlastung der Fischbestände

Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass das Pflanzenöl in etwa 10 Jahren marktfähig sein wird. Dann könnten die pflanzlichen Ölproduzenten die frei lebenden Fischbestände deutlich entlasten, ohne Einbußen an der Qualität der Ernährung hinzunehmen. „Wir werden zwar niemals 1 Million Tonnen Öl pro Jahr produzieren können, aber wenn es nur 10 % davon sind, würde das den Fischen im Meer schon sehr viel nützen.“, so Studienleiter Jonathan Napier.

Die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) und die Deutsche Gesellschaft für Ernährung (DGE) empfehlen die tägliche Aufnahme von 250 mg EPA und/oder DHA. Zur Unterstützung einer gesunden Gehirnentwicklung des Fötus bzw. Neugeborenen rät die DGE Schwangeren und Stillenden die Aufnahme von 200 mg DHA pro Tag. Nach Schätzungen der Forscher könnte dieser Empfehlung ohne Unterstützung der Pflanzen nur etwa die Hälfte der Bevölkerung in Form von Fischverzehr oder durch Fischölkapseln nachkommen.

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In Pflanzen hergestellte Omega-3-Fettsäuren könnten dazu beitragen, die Überfischung der Weltmeere zu reduzieren.

In Pflanzen hergestellte Omega-3-Fettsäuren könnten dazu beitragen, die Überfischung der Weltmeere zu reduzieren.

Bildquelle: © iStockphoto.com/ rbouwman

Pflanzen oder Algen?

Warum Pflanzen und nicht etwa Algen eine besonders geeignete Produktionsstätte für die wertvollen Fettsäuren sind, erklärt Jonathan Napier folgendermaßen: „Pflanzen sind wesentlich leichter zu kultivieren als Algen, vor allem im großen Maßstab. Durchschnittlich produziert eine Ölpflanze wie Camelina 0,8 – 1 Tonne Öl pro Hektar. Das bedeutet, dass man global gesehen keine unrealistisch großen Anbaugebiete benötigen würde, um beispielsweise 100.000 Tonnen EPA/DHA herzustellen. Das entspräche einem Zehntel der jährlichen Ölgewinnung aus den Weltmeeren.“ Die Ölgewinnung aus Samen sei bei Landpflanzen zudem bereits gut etabliert. Bei Algen sei das Ernteprozedere aufwendiger und kostspieliger. Dennoch arbeiten die Wissenschaftler parallel auch an einem Projekt, in dem sie die Omega-3-Produktion in Algen optimieren.  Napier: „Auch auf diesem Gebiet gibt es Hoffnung, die Weltmeere zu entlasten!“

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