11.02.2006
Archiv
Sicherheitsforschung an gentechnisch veränderter Gerste
Gerste: Unerwünschte Nebenwirkungen ausschließen
Eine kommerzielle Nutzung gentechnisch veränderter Gerste ist - zumindest in Europa - vorerst nicht zu erwarten. Auch in der Gerstenzüchtung haben gentechnische Verfahren neue Möglichkeiten eröffnet: Dabei geht es vor allem um Resistenzen gegen Pilzkrankheiten. Doch: Kann man sicher sein, dass es keine unerwünschten Nebenwirkungen gibt? Etwa eine Beeinträchtigung nützlicher Pilze, die im Wurzelbereich der Gerstepflanzen leben? Zwei Projekte der Sicherheitsforschung haben genau das untersucht.
In den USA nutzt man schon länger gentechnisch Verfahren in der Gerstenzüchtung. Durch Übertragen geeigneter Gene sollen neue Gerstenlinien mit wirtschaftlich interessanten Merkmalen entwickelt werden, etwa Resistenzen gegen schädliche Pilze oder eine veränderte Zusammensetzung der Inhaltsstoffe.
Gerste ist ein wichtiger Modellorganismus in der Pflanzengenomforschung. Ziel ist es, die Entwicklung und die Eigenschaften von Pflanzen über ihre Gene und deren Funktion zu verstehen.
Gerste ist eine der ältesten Kulturpflanzen und vermutlich das älteste vom Menschen kultivierte Getreide. Gerste kann sich auch an ungünstige Anbaubedingungen gut anpassen und wird heute in vielen Regionen der Erde genutzt.
Winter- und Sommergerste. Die eiweißreichere Wintergerste dient vor allem als Futtermittel. Zum Bierbrauen wird eher Sommergerste eingesetzt. Sie enthält viel Stärke, die beim Brauen zu Alkohol und Kohlendioxid abgebaut wird. Zunehmend wird Gerste auch als nachwachsender Rohstoff zur Gewinnung von Bioethanol genutzt.
Gentechnisch veränderte Gerste: In den USA wurden bisher 78 Freisetzungsversuche mit gv-Gerste genehmigt, in der EU 9. Foto: Versuchsfeld mit gv-Gerste; Gießen
Glukane abbauen - effektive Verwertung von Futtermitteln und Brau-Rohstoffen
So wurden etwa Gene aus Bakterien in Gerste eingebracht, die das Enzym Glukanase bilden. Mit Hilfe dieses Enzyms wird das Glukan der Gerstenkörner, eine wichtige Stützsubstanz der Zellwände abgebaut. So kann Gerste auch an Tiere verfüttert werden, die aufgrund ihrer Enzymausstattung selbst nicht in der Lage sind, die langkettigen Glukane aus Gerstenzellwänden abzubauen.
Hühner, die mit Gerste gefüttert werden, bleiben normalerweise kleinwüchsig und haben „klebrige“ Ausscheidungen. In Versuchen mit Hühnern konnte gezeigt werden, dass die Tiere bei einer Zumischung von nur 0,02 Prozent gentechnisch veränderter Gerstenkörner die Gerste besser verdauen können.
Der gleiche Ansatz - die Übertragung von Glukanase-Genen - wird auch für die Verbesserung der Braueigenschaften von Gerste genutzt. Durch ein Gen aus dem weit verbreiteten Bodenbakterium Bacillus amyloliquefaciens konnten Gerstenlinien entwickelt werden, die hitzestabile Glukanasen bilden. Die Folge: Die Glukane aus der Gerste werden besser abgebaut und dadurch als zusätzlicher Rohstoff für den Gärprozess erschlossen. Außerdem können Kosten gesenkt werden, da die „sperrigen“ Glukane bereits während des Brauprozesses durch die Glukanasen aus der Gerste „zerlegt“ werden und nicht mehr die Filter verstopfen können.
Pilzresistente Gerste - schädlich für „schlechte“ Pilze. Auch für „gute“?
Pilzinfektionen insbesondere Fusarienpilze sind im Getreideanbau ein häufiges Problem. Einige Fusarien-Arten bilden hochgiftige Stoffwechselprodukte, so genannte Mykotoxine, die sich mit dem Erntegut vermischen und etwa bei Futtermitteln und auch in der Bierbrauerei große Probleme bereiten können. Im Vergleich zu Weizen, Hafer oder Mais ist Gerste allerdings weniger anfällig.
Zwei vom BMBF geförderte Projekte der Sicherheitsforschung haben sich mit gentechnisch veränderter Gerste beschäftigt, die eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegenüber Pilzen besitzt. Diese Gerstenlinien wurden an der Washington State University entwickelt und in den USA bereits im Freiland geprüft.
Es wurden zwei Gerstenlinien untersucht.
- In eine der beiden Linien wurde ein Gen übertragen, das aus einem Bodenpilz (Trichoderma harzianum) stammt und eine Chitinase bildet. Chitinasen bauen Chitin ab, das ebenfalls ein Bestandteil der Zellwände von Pilzen ist.
- In die zweite Linie wurde ein Gen aus einem Bodenbakterium (Bacillus amyloliquefaciens) eingebracht, dass Glukanase bildet. Das Gen wurde in Gerste übertragen, um die Braueigenschaften zu verbessern sowie auch eine bessere Verdaulichkeit als Tierfutter zu erreichen. Glukanase hat zugleich aber auch pilzresistente Eigenschaften -es zerstört bestimmte Pilze.
In einem der Forschungsprojekte wurde untersucht, ob durch die Bildung der Chitin und Glukan abbauenden Enzyme auch nützlich Pilze geschädigt werden. 70 bis 80 Prozent der Landpflanzen leben in Symbiose mit so genannten Mykorrhiza-Pilzen, wobei Pflanze und Pilz sich gegenseitig von Nutzen sind.
Ein weiteres Projekt beschäftigte sich mit der Frage, ob die Bildung der beiden gegen Pilzinfektionen zielenden Enzyme in der Pflanze andere unerwünschte Auswirkungen auf Pflanzeneigenschaften und Inhaltsstoffe haben könnte.
Gerste bildet selbst „von Natur aus“ Glukanasen und Chitinasen. Die entsprechenden Gene werden aber während der pflanzlichen Entwicklung zu spät aktiviert, so dass die pflanzliche Abwehr nicht ausreicht, um die Schädlinge rechtzeitig angreifen können. Bei den Chitinasen kommt hinzu, dass sie in Gerste in zu geringen Mengen gebildet werden und zu unspezifisch wirken. Gene für pflanzeneigene Glukanasen aus der Gerste sind aber bereits in andere Organismen wie etwa in Wein eingebracht worden, um bei diesen eine Pilzresistenz zu erreichen.
Nach oben