Point «Aktuelle Biotechnologie» August 2026 (Nr. 290)

Neue Züchtungsverfahren: Dürretoleranter Reis durch Genomeditierung

Der Sommer 2026 hat deutlich gemacht, wie stark sich das Klima auf die Landwirtschaft auswirken kann. Hitze und Trockenheit haben verbreitet zu Ernteeinbussen geführt und man muss davon ausgehen, dass solche Klimaextreme in Zukunft weiter zunehmen. Reis, ein Grundnahrungsmittel für mehr als die Hälfte der Weltbevölkerung, ist besonders anfällig gegen Dürre – entsprechend intensiv werden Züchtungsansätze zur Entwicklung trockentoleranter Sorten verfolgt.

Einen neuen Ansatz dazu beschreiben jetzt Forschende aus Südkorea. Durch Gamma-Bestrahlung lösten sie zufällige Mutationen in Reispflanzen aus. Unter zahlreichen Nachkommen fanden sie einzelne Pflanzen mit erhöhter Trockentoleranz und konnten bei einer davon ein mutiertes Trockentoleranz-Kandidatengen identifizieren. Die gezielte Ausschaltung dieses einzelnen Gens mit Hilfe der CRISPR/Cas9 Genschere in Reispflanzen erzeugte Pflanzen mit erhöhter Trockentoleranz.

Die Forschenden zeigten, dass in diesen Pflanzen der Zuckerstoffwechsel verändert war, was möglicherweise die Grundlage für eine erhöhte Dürretoleranz ist. Bereits zuvor hatten sie mit diesem Ansatz Mutationen gefunden, die durch andere Mechanismen ebenfalls die Stresstoleranz von Reispflanzen verbesserten. Dürretoleranz ist ein komplexes Merkmal, an dem verschiedene Anpassungsprozesse der Pflanzen beteiligt sind. Ihr detailliertes Verständnis ermöglicht es, durch geeignete Kombinationen die Stresstoleranz der Pflanzen weiter zu steigern.    (mehr…)

Medizin: Programmierte Probiotika zur Blutzuckerkontrolle

Diabetes ist ein weltweit zunehmendes Problem. Am häufigsten ist der Diabetes Typ 2. Dabei ist der Blutzuckerspiegel oft erhöht, da seine Steuerung durch das Hormon Insulin nicht mehr ausreichend funktioniert. Nicht immer gelingt es, dies durch eine Umstellung der Lebensweise und Diät unter Kontrolle zu bringen. Als Alternative zu medikamentösen Behandlungsansätzen haben chinesische Forschende jetzt ein biologisches System entwickelt, das auf programmierten Mikroorganismen beruht.

Einem gesundheitsfördernden probiotischen Bakterienstamm wurde das Gen für das GLP-1 Hormon eingesetzt, das die Insulinausschüttung fördert und damit einem hohen Blutzuckerspiegel entgegenwirkt. Damit das nur bei Bedarf erfolgt, kombinierten die Forschenden das Gen mit einem synthetischen Promoter, der die normalerweise niedrige Genablesung bei erhöhtem Blutzuckergehalt etwa 50-fach steigert. Der experimentelle Ansatz wurde bisher in Tierversuchen mit Mäusen und Affen erprobt.

Die modifizierten Bakterien wurden den Tieren mit der Nahrung eingegeben und nahmen im Darm ihre Arbeit auf. Tatsächlich produzierten sie in Abhängigkeit vom Blutzuckerspiegel GLP-1 und konnten so die Insulinproduktion in den Tieren steuern. Der Effekt: ein weitgehend normalisierter Blutzuckerspiegel, eine reduzierte Nahrungsaufnahme und Gewichtszunahme der Tiere und weniger schädliche Auswirkungen eines erhöhten Blutzuckers. Die Forschenden gehen davon aus, dass die bedarfsgesteuerte GLP-1 Produktion Vorteile gegenüber langfristig wirkenden Medikamenten hat und entwickeln ihr System weiter, um es einst auch an Patientinnen und Patienten erproben zu können.   (mehr…)

Biotechnologie: Mikroalgen für die nachhaltige Bioökonomie

Mikroalgen sind mikroskopisch kleine Organismen, die Sonnenenergie durch Photosynthese zur Produktion von Biomasse oder nützlicher Substanzen verwerten können. Spirulina und Chlorella gehören zu den bekanntesten Mikroalgen, sie werden schon seit Jahrzehnten als wertvolle Nahrungsergänzung eingesetzt. Aufgrund ihres schnellen und anspruchslosen Wachstums können Mikroalgen als nachhaltige Produktionsorganismen eingesetzt werden und binden dabei das Treibhausgas CO2.

Um die Ausbeuten zu erhöhen und das Spektrum der möglichen Produkte zu verbreitern, werden schon seit über 30 Jahren gentechnische Veränderungen an Mikroalgen angewendet, seit mehr als zehn Jahren auch die modernen Werkzeuge der Genomeditierung. Forschende von Agroscope geben jetzt aufgrund umfangreicher Literaturstudien einen umfassenden Überblick zu den aktuellen Anwendungen für zahlreiche Erzeugnisse, wie Pigmente, Körperpflegesubstanzen, Spezialöle, Pharmazeutika oder Biopolymere.

Im Rahmen des europäischen Forschungsprojekts GeneBEcon, dass das Potenzial der Genomeditierung für eine nachhaltige Bioökonomie auslotet, haben die Forschenden ein umfassendes Bewertungskonzept für eine Umwelt-Risikoabschätzung genetisch veränderter Mikroalgen entwickelt. Dabei steht die Überprüfung möglicher, plausibler Schadensszenarien im Zentrum, was eine individuelle Fall-zu-Fall Beurteilung voraussetzt. Dieser Ansatz zeigt auch auf, mit welchen Massnahmen mögliche Risiken minimiert werden können, um Mikroalgen als ein nachhaltiges Element der Bioökonomie einzusetzen.   (mehr…)

Ernährung: Muskel- und Milcheiweiss aus Pflanzen

Die Produktion tierischer Eiweisse ist sehr ineffizient im Vergleich zur Erzeugung von pflanzlichen Nahrungsmitteln, da viel Nährwert bei der Verfütterung von Pflanzen an Tiere verloren geht. Zugleich trägt die Tierproduktion zu Klima- und Umweltbelastung bei und wirft Fragen zum Tierwohl auf. Zunehmend werden einerseits daher Alternativen zu tierischen Produkten, wie Fleisch und Milch, nachgefragt – andererseits wollen viele nicht ganz auf tierisches Eiweiss verzichten. Als Ausweg aus diesem Dilemma zeigen Forschende jetzt, wie tierische Eiweisse direkt in Pflanzen erzeugt werden können.

Durch die Übertragung des entsprechenden Gens aus dem Schwein konnte das tierische Muskeleiweiss Myoglobin sowohl in der Versuchspflanze Tabak als auch in Salatblättern produziert werden. Dabei wurde das Gen in die Chloroplasten der Pflanzen, den Ort der Photosynthese, eingebaut. Das ermöglicht eine besonders effiziente Proteinproduktion. Eine andere Gruppe zeigt, wie – ebenfalls durch eine gentechnische Veränderung – in den Samen von Arabidopsis-Pflanzen das Milcheiweiss ß-Kasein erzeugt werden kann.

Die von den Pflanzen hergestellten Proteinkonzentrationen sind bisher niedriger als jene in Fleisch oder Milch. Allerdings sollten technische Verbesserung und die Verwendung produktiverer Pflanzen hier eine höhere Ausbeute ermöglichen. Und selbst bei niedrigen Konzentrationen kann vermutlich auf einer gegebenen Fläche mit genetisch veränderten Pflanzen mehr tierisches Eiweiss erzeugt werden, als wenn auf der gleichen Fläche Futterpflanzen angebaut würden und die Proteine auf dem Umweg über die Tiere gewonnen werden.   (mehr…)