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Kartoffeln mit neuen Inhaltsstoffen

Weltweit arbeiten zahlreiche Forschergruppen und Unternehmen an Pflanzen, die neue nachwachsende Rohstoffe liefern oder Arzneimittelwirkstoffe produzieren. In der Regel lassen sich solche Eigenschaften nicht durch konventionelle Züchtung übertragen, weil sie in kreuzbaren Verwandten der Nutzpflanzen nicht vorkommen. Im Schaugarten werden zwei verschiedene gentechnisch veränderte Kartoffeln unter Freilandbedingungen getestet. Sie wurden von der Universität Rostock in Zusammenarbeit mit mehreren deutschen Universitäten entwickelt.

"Bioplastik-Kartoffel"

In diese Kartoffel wurde ein Gen aus einem Bakterium übertragen, das für die Bildung des Speicherproteins Cyanophycin in den Kartoffelknollen sorgt. Cyanophycin besteht aus zwei natürlichen Aminosäuren, die zu einem langkettigen Molekül (Biopolymer) verknüpft sind. Ein Teil des Polymers ist Polyaspartat, das als biologisch abbaubarer Kunststoff genutzt werden kann. Polyaspartat kann Polycarboxylate ersetzen, von denen jährlich über 265.000 Tonnen mit einem Marktvolumen von 450 Millionen US-Dollar verbraucht werden. Sie werden zum Beispiel als Wasserenthärter und Ersatz von Phosphat in Waschpulvern, aber auch in der Produktion von Leder, Papier, Keramik oder Pigmenten eingesetzt.

Der zweite Bestandteil, Arginin, kann unter anderem als Ausgangsstoff für die Herstellung von Polymeren wie z.B. Nylon verwendet werden. Damit kann das biologisch abbaubare und CO2-neutral hergestellte Polymer Erdölprodukte ersetzen und so einen Beitrag zum Umweltschutz liefern.

"Impf-Kartoffel"

Die andere gentechnisch veränderte Kartoffel produziert ein Antigen (VP60), das einen Impfschutz gegen den Virus der haemorrhagischen Kaninchenkrankheit RHD bewirken kann. Bisher wird dieser Impfstoff aus der Leber von Kaninchen isoliert, die an der Krankheit verstorben sind. Impfstoffe bestehen aus harmlosen Teilen des jeweiligen Erregers, aus so genannten Antigenen. Das können etwa bestimmte Proteine sein. Bei einer Impfung stimulieren diese eine Antwort des Immunsystems: Es produziert Antikörper, welche die Antigene "markieren", damit sie von den Fresszellen des Immunsystems zerstört werden können. Die hier gezeigte Kartoffel ist der Prototyp einer "Impfpflanze".

Die Versuche im Schaugarten

Mit dem im Schaugarten und parallel in Groß Lüsewitz (Mecklenburg-Vorpommern) durchgeführten Freisetzungsversuch sollen verschiedene grundlegende Fragestellungen untersucht werden. Dabei geht es sowohl um die Wirksamkeit der jeweiligen Konzepte, als auch um Umwelt- und Produktsicherheit, etwa:

• Welchen Einfluss haben wechselnde Umweltbedingungen auf die Bildung der neuen Proteine?
• Verändert sich durch die neu eingeführten Gene der Nährstoffbedarf, insbesondere die Stickstoffaufnahme der jeweiligen gentechnisch veränderten Kartoffel?
• Verhalten sich die gentechnisch veränderten Kartoffeln auf dem Feld anders als normale Kartoffeln? Kommt es etwa vermehrt zu Durchwuchskartoffeln im Folgejahr?
• Außerdem soll Untersuchungsmaterial für Fütterungsstudien gewonnen werden.

Bisher werden solche gentechnisch veränderte Pflanzen der nächsten Generation weltweit nur vereinzelt und in Europa noch nicht kommerziell genutzt. Bevor an eine Zulassung solcher Pflanzen zu denken ist, müssen Methoden vorhanden sein, um ihre Sicherheit umfassend und zuverlässig überprüfen zu können. Die beiden Kartoffellinien sind Modellorganismen für die Entwicklung solcher neuen Methoden.

Bei den verschiedenen Kartoffellinien, die auf dem Versuchsfeld im Schaugarten zu sehen sind, handelt es sich um Prototypen. Sie sind weit von einer möglichen Markteinführung entfernt.

Stand: 2011

Forschungsversuche im Schaugarten: Verschiedene Kartoffeln im Test. Einige produzieren in ihren Knollen Bio-Plastik, andere einen Impfstoff gegen eine Kaninchenkrankheit

Sicherheitsforschung: "Bioplastik-Kartoffeln" - überwintern oder verrotten sie anders?

Neuer Inhaltsstoff - veränderte Eigenschaften? Reportage über Sicherheits- und Begleitforschung zu der an der Universität Rostock entwickelten Cyanophycin-Kartoffel. Zur Website

 

Bioplastik

Es ist möglich, biologisch abbaubare Kunststoffe in Pflanzen herstellen zu lassen. Damit können Kunststoffe auf Erdölbasis ersetzt werden. Der am meisten genutzte Rohstoff für Biokunststoffe ist Stärke, die aus Getreide, Mais oder Kartoffeln gewonnen wird. Kompostierbare Abfallbeutel und Plastikgeschirr auf Stärkebasis sind längst im Supermarkt erhältlich. Dennoch ist der Anteil Bioplastik am verbrauchten Kunststoff mit weniger als einem Prozent bislang noch sehr gering.
Die industrielle Nutzung nachwachsender Rohstoffe zur Herstellung von Kunststoffen wird sich nur dann durchsetzen, wenn die Produkte gleich gut oder besser und zudem preiswerter sind als vergleichbare Produkte auf Erdölbasis. Dazu müsste etwa die Ausbeute des gewünschten Rohstoffes in der Pflanze möglichst hoch sein. Mit Hilfe biotechnologischer Verfahren lässt sich der Anteil der benötigten Bestandteile deutlich erhöhen.
Bei der Cyanophycin-Kartoffel konnte die Ausbeute von anfänglichen etwa ein Prozent auf mittlerweile sechs Prozent der Trockenmasse der Kartoffeln gesteigert werden. Außerdem könnten Kartoffeln, die eigentlich für die Stärkeproduktion angebaut werden, gleichzeitig Cyanophycin kostengünstig als "Beiprodukt" liefern.

 

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