Point «Aktuelle Biotechnologie» August 2023 (Nr. 254)

Nachhaltige Landwirtschaft: Feuerbrandresistente cisgene Apfelbäume im Freiland

Obstbäume sind anfällig gegen Krankheiten, zum Beispiel gegen den verheerenden Feuerbrand. Die Züchtung von krankheitsresistenten Sorten ist eine der wichtigsten Massnahmen, um den Schutz der Kulturen zu verbessern und den Bedarf an Pflanzenschutzmitteln zu reduzieren. Allerdings ist die herkömmliche Kreuzungszüchtung bei mehrjährigen Pflanzen langwierig. Es kann 20 bis 50 Jahre dauern, um eine neue Sorte zu entwickeln. Die direkte Übertragung von Resistenzeigenschaften mit molekularbiologischen Methoden dagegen erfordert nur wenige Jahre. Durch den Einbau eines Resistenzgens aus Wildäpfeln in die beliebte Kultursorte «Gala Galaxy» wurde so eine feuerbrandresistente cisgene Sorte ohne artfremdes Erbmaterial entwickelt. Die cisgenen Apfelbäume wurden seit 2016 am Forschungsstandort Agroscope Reckenholz bei Zürich im Freiland geprüft. Jetzt beschreiben die Forschenden die Resultate der mehrjährigen Untersuchungen. Die in der Plantage gewachsenen cisgenen Bäume waren in der Tat widerstandsfähig gegen Feuerbrand-Infektion. Im Vergleich zu herkömmlichen Apfelsorten zeigten sie ausser der Resistenz keine auffälligen unerwünschten Unterschiede beim Wachstum, den Anbaueigenschaften oder der biochemischen Zusammensetzung der Früchte; auch Insekten wurden nicht nachteilig beeinflusst. Cisgene Pflanzen könnten zu einer wichtigen Option für die nachhaltige Pflanzenzüchtung werden.  (mehr…)

Innovative Pflanzenzüchtung: Neue Sorten würden Umwelt, Landwirten und Konsumenten nützen

Im Juli 2023 hat die EU einen Vorschlag präsentiert, der Anbau und Verkauf von Produkten innovativer Züchtungsverfahren in Europa ermöglichen würde. Verbesserte Pflanzensorten sollen einen wichtigen Beitrag zur Erreichung der ehrgeizigen Nachhaltigkeitsziele der EU leisten. Das gemeinsame EU-Forschungszentrum JRC zeigt jetzt mit Fallstudien mögliche Auswirkungen der Einführung solcher Sorten auf. Cisgene Kultursorten mit Resistenzgenen aus Wildsorten könnten den Bedarf an Pflanzenschutzmitteln deutlich senken. Während herkömmliche Kartoffelsorten in einigen EU-Ländern mehr als zehn Mal pro Saison gegen Pilzbefall behandelt werden müssen, könnten gegen die Kraut- und Knollenfäule resistente cisgene Kartoffelsorten den Bedarf an Spritzmitteln um 50 bis 80 Prozent reduzieren. Schorfresistente cisgene Apfelsorten könnten den Fungizidbedarf beim Anbau um 12 bis 58 Prozent verringern. Das würde der Umwelt nützen und den Landwirten Aufwand und Kosten sparen. Aber auch Konsumentinnen und Konsumenten könnten profitieren. Genomeditierte Weizensorten mit einem verringerten Glutengehalt könnten der grossen Nachfrage nach glutenreduzierten Produkten entgegenkommen. Sie würden eine deutliche Preisreduktion ermöglichen und die Auswahl und Geschmacksvielfalt der Produkte vergrössern. Landwirte könnten ihren Gewinn steigern. Zudem könnte der Anbau von glutenreduziertem Weizen Exportmärkte für die EU erschliessen. Neue Züchtungsverfahren bieten daher auf verschiedenen Ebenen Chancen, sofern ihr Einsatz ermöglicht wird.    (mehr…)

Medikamente: Nachhaltigere Schmerzmittel aus Nadelbäumen

In fast jedem Medizinschrank finden sich die schmerzstillenden und fiebersenkenden Wirkstoffe Paracetamol oder Ibuprofen. Jährlich werden weltweit mehr als 100'000 Tonnen davon produziert. Als Grundstoff dienen Chemikalien, die zum grössten Teil aus Erdöl gewonnen werden. Ein Forschungsteam der britischen Universität Bath hat jetzt ein alternatives Verfahren entwickelt, mit dem sich beide Schmerzmittel aus nachwachsenden Nadelbäumen produzieren lassen. Bei der Verarbeitung von Holz zu Papier fallen grosse Mengen von Baumharz als Abfallstoff an. Dieses enthält ein Gemisch chemischer Substanzen mit zum Teil ähnlicher Struktur wie Paracetamol oder Ibuprofen. Durch eine Serie von chemischen Umwandlungen lassen sich die beiden Schmerzmittel aus den biobasierten Rohstoffen produzieren, wie die Forschenden zeigen. Auch andere medizinisch relevante Wirkstoffe lassen sich so erzeugen. Der neue Ansatz ermöglicht es, verschiedene Medikamente auf der Basis nachwachsender Ressourcen anstatt klimaschädlicher fossiler Rohstoffe zu produzieren. So kann die pharmazeutische Produktion nachhaltiger gemacht werden.   (mehr…)

Industrielle Biotechnologie: CRISPR verbessert mikrobielle Zellfabriken

Schon seit langer Zeit verwendet die Menschheit Mikroorganismen wie Hefen oder Bakterien, um erwünschte Produkte herzustellen. Bier, Wein, Brot, Käse und Joghurt sind klassische Beispiele, für deren Produktion die Stoffwechselleitungen von Mikroben unerlässlich sind. Zunehmend werden Mikroorganismen auch zur Herstellung von wertvollen Substanzen wie Lebensmittelzutaten, Vitaminen, Feinchemikalien und biobasierten Materialien und Kunststoffen eingesetzt. Dabei setzen sie preiswerte Ausgangsstoffe, zum Beispiel Zucker, durch ihren Stoffwechsel zu den gewünschten hochwertigen Produkten um. Allerdings sind Mikroorganismen nicht von Natur aus darauf ausgerichtet, als kleine chemische Fabriken beliebige erwünschte Substanzen herzustellen. Daher ist es erforderlich, ihren Stoffwechsel durch Veränderungen ihrer genetischen Eigenschaften masszuschneidern. Die Genschere CRISPR/Cas9 und ähnliche, neu entwickelte Werkzeuge haben die Entwicklung und Verbesserung mikrobieller Zellfabriken in den letzten Jahren enorm beschleunigt und vereinfacht. Durch sie lassen sich die Eigenschaften der Mikroben und oft auch der Produkte präzise den Anforderungen anpassen. Entsprechend schnell hat sich die Anwendung der neuen Technologien im Bereich der industriellen Biotechnologie für die nachhaltige und effiziente Produktion durchgesetzt.   (mehr…)

Vollständige PDF Druckversion Point «Aktuelle Biotechnologie» August 2023 (Nr. 254) mit Quellenangaben

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