Point «Aktuelle Biotechnologie» August 2021 (Nr. 230)

Lebensmittelproduktion: Grosse Ertragssteigerungen durch gelockerte genetische Bremse

Der weltweite Lebensmittelbedarf wächst stetig, die Agrarfläche stagniert. Auf den vorhandenen Äckern muss immer mehr produziert werden. Die klassische Züchtung kommt mit den erforderlichen Ertragssteigerungen kaum noch hinterher. Statt kleine, schrittweise Verbesserungen streben manche Wissenschaftler daher grosse Sprünge bei den Erträgen der wichtigsten Nutzpflanzen an. Ein grosses Forscher-Team aus China und aus den USA beschreibt jetzt einen bahnbrechenden Ansatz. Indem sie eine genetische Bremse lockern, welche die Umsetzung der Erbinformation in die Produktion von Eiweissen steuert, konnten sie bei Nutzpflanzen die Erträge auf einen Schlag um etwa 50% steigern. Feldversuche belegen, dass dieser Ansatz sowohl bei Reis als auch bei Kartoffeln funktioniert. Jetzt sollen die Mechanismen genauer untersucht werden, welche den Ertragssteigerungen zugrunde liegen. Dadurch werden noch gezieltere Verbesserungen möglich. (mehr…)

Gentherapie: Erbgut-Korrektur bereits in der Gebärmutter

Die neuen Werkzeuge der Genomeditierung ermöglichen die Korrektur von Fehlern im Erbgut in den einzelnen Zellen des Körpers, und eröffnen damit die Aussicht auf die Behandlung von schweren Erbkrankheiten. Bisher erfolgt die Behandlung im Jugend- oder Erwachsenenalter. Manche schwere Erbkrankheiten verursachen aber bereits vor der Geburt irreparable Schäden. Um hier Therapieansätze zu entwickeln, haben US-amerikanische Mediziner erfolgreich in einem Tiermodell die Erbgut-Korrektur bereits bei Embryonen in der Gebärmutter erprobt. Sie verwendeten hierzu Mäuse, welche aufgrund eines Gendefekts eine Krankheit entwickeln, die auch bei Menschen vorkommt (Hurler-Syndrom). Durch gezielte Korrektur eines einzelnen Erbgut-Buchstabens bereits vor der Geburt konnten sie die Symptome der behandelten Mäuse und ihre Lebensdauer deutlich verbessern. Bevor dieser ermutigende Ansatz an Menschen erprobt werden kann, sind allerdings noch umfangreiche Sicherheits-Prüfungen erforderlich. Die Resultate zeigen auch die Bedeutung von Tierversuchen für die medizinische Forschung. (mehr…)

Industrielle Biotechnologie: Hochwertige Biochemikalien aus landwirtschaftlichen Nebenprodukten

Die Landwirtschaft produziert Lebens- und Futtermittel – aber auch pflanzliche Nebenprodukte, für die es wenig nützliche Verwendung gibt. Dazu gehören die verholzten Ernterückstände, wie Stroh und Stängel von Getreide und Gräsern. Diese bestehen aus Kohlenstoffverbindungen, die anstelle von Erdöl als alternative Ausgangsmaterialien für wertvolle Chemikalien dienen könnten. Während ein Teil der Biomasse zu Alkohol vergoren werden kann, war der Rest aufgrund seiner chemischen Struktur und Zusammensetzung bisher biologisch kaum verwertbar. Forschern ist es nun gelungen, Hefe so zu verändern, dass sie die schwer verdaulichen Überreste zu wertvollen Chemikalien wie zum Beispiel Vitamin A umsetzen können. Das Resultat ist ein wichtiger Schritt zu einer noch nachhaltigeren Nutzung nachwachsender Biomasse, als Alternative zu fossilen Rohstoffen.  (mehr…)

Biotreibstoff: Tabaksamen als Rohstoff für Biodiesel

Tabak als alte Kulturpflanze kann viel mehr, als nur Füllung für Zigaretten, Zigarren und Pfeifen zu liefern. Allgemein kaum bekannt ist das grosse Potential von Tabakpflanzen als Lieferant von nachwachsenden Rohstoffen. Die Pflanzen produzieren sehr effizient mit Hilfe der Sonnenenergie aus Wasser und Luft Biomasse. Diese kann fossile Rohstoffe, wie z. B. Erdöl, ersetzen und so einen Beitrag zum Klimaschutz und zu mehr Nachhaltigkeit leisten. Tabakpflanzen liefern ölhaltige Samen, aus denen sich effizient Biodiesel gewinnen lässt. Ein Forscherteam aus China zeigt jetzt, wie Tabakpflanzen mit Hilfe der Genschere CRISPR/Cas9 so angepasst werden können, dass sie noch mehr Öl in ihren Samen produzieren, und von besserer Qualität. Die Resultate können sowohl die Produktion von Biotreibstoff erleichtern, als auch die Entwicklung neuer, hochwertiger pflanzenbasierter Produkte, wie Bio-Schmierstoffe.  (mehr…)

Feldversuche: Bessere Ernten mit Biotech-Mais in Nigeria

Dürre und Schädlinge bedrohen die Maiserträge in vielen Ländern Afrikas. Dabei ist Mais dort ein wichtiges Grundnahrungsmittel. Feldversuche mit einer neu entwickelten, dürretoleranten und insektenresistenten Maissorte in Nigeria haben jetzt auch in der dritten Anbausaison erstaunliche Steigerungen der Ernten ermöglicht: es wurden bis zu dreifach höhere Erträge im Vergleich zu den üblicherweise angebauten Maissorten erzielt. Ausserdem konnte der Insektizideinsatz deutlich reduziert werden. Ermöglicht wurde die Entwicklung durch eine mehrjährige Zusammenarbeit und die Unterstützung durch Stiftungen, Entwicklungshilfeorganisationen und durch frei zur Verfügung gestellte Technologien von Unternehmen. Nach der Einkreuzung der Eigenschaften in lokal angepasste Sorten sollen die verbesserten Maispflanzen in mehreren Ländern Afrikas den Kleinbauern ohne Preisaufschlag zur Verfügung gestellt werden, um ihre Ernährungssicherheit zu verbessern.   (mehr…)

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Text und Redaktion: Jan Lucht, Leiter Biotechnologie (jan.lucht@scienceindustries.ch)