PLANT-KBBE III

CAROMAIZE

Mit hochpreisigen Carotinoiden angereicherter Mais als Rohmaterial für die Industrie und zur Verbesserung von Tierfutter

Koordinator: Prof. Dr. Gerhard Sandmann – Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am Main

Projektbeschreibung

Zwei Maislinien werden als Produktionsplatform für die kommerziell bedeutenden Carotinoide ß-Carotin und Astaxanthin entwickelt und um damit ein ernährungsphysiologisch verbessertes Tierfutter zu erhalten. Als Vorarbeiten wurden bereits transgene Linien, in denen beide Carotinoid bebildet werden, hergestellt. Im Projekt wird der bereits vorhanden ß-Carotin Mais direkt in Fütterungsversuchen mit Hühnern eingesetzt und die Auswirkung auf die Eier und die fleisch Produktion untersucht. Außerdem wird eine verbesserte Astaxanthin Mais Linie mit höherem Astaxanthingehalt durch genetische Stoffwechsel Modifikation hergestellt. Dazu setzen wir eine spezifischere Ketolase ein, die sich durch einen verbesserten Umsatz von Zeaxanthin zu Astaxanthin auszeichnet. Die Astaxanthin Synthese der erhaltene Mais Transformande wird dann weitere in eine ölreiche Sorte eingekreuzt. Aus dieser soll durch Extraktion ein ölhaltiges Astaxanthin Rohmaterial gewonnen werden, das als Pigmentierungszusatz in Lachs Fütterungsstudien eingesetzt wird. Bei allen Fütterungsversuchen wird die Tiergesundheit, die Produktivität und die Pigmentierung einschließlich der Carotinoid Zusammensetzung bestimmt.

Mit beiden Mais Linien werden Feldversuche durchgeführt. Die Charakterisierung der beiden Linien erfolgt spezifisch durch die Analyse der verschiedenen Terpenoide (einschließlich Carotinoide) und in einem integrierten Ansatz durch trankriptomische, proteomische und metabolomische Untersuchungen. Die Ergebnisse fließen in eine integrierte Datenbank, die die nötigen Basisinformationen für einen Vergleich des Wildtyps mit den transgenen Mais Linien liefert.

Der Beitrag der drei Industriepartner besteht in der Beteiligung an den Hühner Fütterunsversuchen, der Durchführung des Lachs Fütterungsversuchs und der durchführung der Transkriptom Analysen.

(english (Beta))

Maize fortified with high-value carotenoids as raw material for industry and nutritionally enhanced animal feed

Projektbeschreibung (en)

We will develop dual-use maize as a production platform for ?-carotene and astaxanthin, two nutritionally important carotenoids of commercial interest, and also to generate nutrient rich animal feed. During pre-project activities, two maize lines have been engineered for the accumulation of the two compounds. Both carotenoids are important feed additives for chicken and salmon, respectively. In this project, the ?-carotene maize will be used directly for chicken feeding trials with hens (egg production) and broilers (for meat), while a new more productive astaxanthin line will be generated. This will be achieved by developing and utilizing a more specific ketolase gene which will increase conversion of zeaxanthin to astaxanthin. The resulting maize line will be crossed into a high-oil line. After milling, an oily astaxanthin raw material will be obtained and used as additive in salmon feed trials. In all feeding experiments, animal health, productivity, meat pigmentation and quality including carotenoid profiles will be determined.

Greenhouse and field trials are ongoing with the ?-carotene maize line and will be expanded to also include the new high astaxanthin producing line we will generate during the project. Field trials are a collaborative effort with Dr Steve Linscombe (Crawley Experimental Station, Lafayette, Louisiana, USA). Our strategy for the characterization of ?-carotene and astaxanthin accumulating transgenic maize lines involves not only direct determination of carotenoids and related metabolites but also an integrated analysis at a systems level using transcriptomics, proteomics and metabolomics. Results will be used to built a database which will provide a fundamental knowledge base for comparison to the non-transgenic maize for regulatory purposes and unravel as yet unidentified saddle bottlenecks in the plant carotenoid pathway.

Industrial involvement and validation are reflected by the active participation of three companies from three different countries. One participates in the chicken feeding trials; another is responsible for the salmon feeding trial. The third company is responsible for transcriptomic analysis.

Eckdaten

PLANT-KBBE III

CAROMAIZE

Projektlaufzeit

01.07.2011 - 31.12.2014

Förderkennzeichen

0315913

Fördersumme

Öffentlich: 531.530,00 €
Privat: 10.000,00 €
Gesamt: 541.530,00 €
Frau Dr. Sylvain Baulande
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PartnerChip
Genopole Campus 2 (Bat G2)

2, rue Gaston Crémieux
91000 Evry
Frankreich
Herr Dr. Anton Einberger
Trouw Nutrition Deutschland GmbH

Gempfinger Strasse 15
86666 Burgheim
Deutschland
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Herr Dr. Paul D. Fraser
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Royal Holloway University of London
School of Biological Science

Egham Hill
Egham
TW20 OEX Surrey
Vereinigtes Königreich
Herr Jordi Gracia
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Piensos del Segre S. A.

C/Escoles s/n
25600 Balaguer
Spanien
Frau Dr. Sonia Hem
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INRA

2 Place Viala
34060 Montpellier
Frankreich
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Herr Dr. Frank Pudel
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PPM Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e.V.

Berliner Chaussee 66
39114 Magdeburg
Deutschland
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Herr Prof. Dr. Gerhard Sandmann
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Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am Main
Institut für Molekulare Biowissenschaften

Max-von-Laue-Straße 9
60438 Frankfurt am Main
Deutschland
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Herr Dr. Changfu Zhu
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Universitat de Lleida
Departament de Producció Vegetal i Ciència Forestal

Av. Alcalde Rovira Roure, 191
25198 Lleida
Spanien