WiWo App Jetzt gratis testen
Anzeigen

Biotechnik Zuchterfolge ohne Gentechnik

Erstmals lassen sich Super-Kartoffeln, herzhafte Tomaten und ungezieferfreies Getreide erzeugen – auch ohne Gentechnik. Mit einer neuen Zuchttechnik helfen Forscher der Evolution auf die Sprünge.

Bananenzucht im Kulturschälchen:

Acht Jahre, Zehntausende Laborstunden und 2748 gesprossene Kartoffelkeime hat es gedauert. Dann gelang Eckhard Tacke und seinem Team die Sensation, die den Streit über Sinn und Unsinn der Gentechnik neu befeuern wird. Tacke ist wissenschaftlicher Leiter bei dem Kartoffelforschungsunternehmen Bioplant in Ebstorf bei Lüneburg. Und sein Unternehmen hat mit einem neuartigen Verfahren eine Art Super-Kartoffel entwickelt. Ein paar Erdreste kleben noch an ihrer hellbraunen Schale, innen ist sie saftig und gelb. Obwohl sie aussieht wie jede andere Kartoffel, hat sie doch das Potenzial, die Gemüsezucht zu revolutionieren.

Die neue Knolle hat die gleichen Eigenschaften wie die umstrittene, gentechnisch veränderte Amflora des Chemiekonzerns BASF Plant Science. Im Gegensatz zur Amflora ist die neue Knolle jedoch nicht gentechnisch verändert. Es wurden nicht wie beim sogenannten Gentransfer fremde Gene in ihr Erbgut geschleust. Ihre Eigenschaften wurden lediglich mit einer innovativen und technisch hochkomplexen Zuchtmethode modifiziert, dem sogenannten Tilling.

Es geht um einen riesigen Markt – jenseits von Reibekuchen und Kartoffelbrei: Denn Amflora und ihre neue Tilling-Schwester produzieren eine hochreine Stärke, von der allein die deutsche Papier- und Klebstoffindustrie jährlich mehr als 500.000 Tonnen verarbeitet. Das klassisch gezüchtete Abbild der Gen-Pflanze ist ein brisantes Novum inmitten einer hitzigen Diskussion über die grüne Gentechnik: Obwohl seit Jahren beantragt, ist die Amflora EU-weit noch nicht zugelassen. Die europäische Lebensmittelbehörde hält die Gen-Knolle zwar für sicher. Aber ebenso hartnäckig kursieren Bedenken. Kritiker fürchten, ein spezielles Gen der Kartoffel könne zu Antibiotika-Resistenzen führen, wenn es in den menschlichen Körper gelangt.

Streit um Genkartoffel

Als die Pflanze im Frühjahr versuchsweise im Freiland angebaut werden sollte, eskalierte der Streit. Der CSU-Vorsitzende Horst Seehofer zog gegen die gentechnisch veränderten Erdäpfel öffentlichkeitswirksam ins Feld. Die Mehrheit der Verbraucher lehnt die Knolle ohnehin schon lange ab. Nun geht der Streit von vorne los: Die neue Bundesregierung hat in den Koalitionsvertrag geschrieben, sie unterstütze den Anbau der umstrittenen Kartoffel.

Da ist es nur verständlich, dass eine Zuchtmethode, die ähnliche Resultate verspricht wie die ungeliebte Gentechnik, die Industrie in ihren Bann zieht. Tilling steht für „targeting induced local lesions in genomes“, was frei übersetzt die zielgerichtete Suche nach winzigen Genveränderungen im Erbgut bedeutet.

Darum geht es: Beim Tilling werden im genetischen Code der Saat gezielt sogenannte Punktmutationen ausgelöst. Diese Mutationen provozieren Wissenschaftler mit einer Chemikalie namens Ethylmethansulfonat. „Dieser Prozess findet in jeder Pflanze auch natürlich statt, ausgelöst beispielsweise durch die Strahlung des Sonnenlichts“, erläutert Pflanzenforscher Jost Muth vom Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Ökologie, der die gentechnikfreie Stärkekartoffel mitentwickelt hat. „Die Chemikalie beschleunigt das allerdings.“

Dieses Verfahren gibt es schon seit Jahrzehnten. Neu ist, dass es nun zusammen mit einer schnellen Suchmethode verknüpft wird. Wurde die Mutation ausgelöst, sortieren Wissenschaftler aus Abertausenden von Keimlingen jene heraus, in denen eine bestimmte Erbanlage verändert ist. Diejenigen also, die durch die Mutation besser vor Krankheiten geschützt sind, eine süßere Frucht tragen oder eben eine spezielle Stärke bilden, wie in der neuen Kartoffel aus Ebstorf.

Wie in der Gentechnik auch optimieren die Wissenschaftler mithilfe von Tilling ausgewählte Pflanzen. Doch während die Gentechnologen ein Erbgut-stück künstlich aus dem einen Organismus in einen anderen einschleusen, optimiert die Pflanzenzucht lediglich die in der Pflanze ohnehin vorhandenen genetischen Eigenschaften. Tilling ist gewissermaßen eine Turbo-Evolution in einem Gen.

Die neue Kartoffel ist das erste Gemüse, das dank dieser neuen Technik zu kommerziellen Zwecken keimt und nun einer breiten Öffentlichkeit bekannt wird. „Für uns ist das ein richtig großer Sprung“, sagt Henk Jaap Meijer, Forschungs- und Marketingleiter des größten deutschen Kartoffelstärkeherstellers Emsland Group aus Emlichheim in Niedersachsen. Das Unternehmen exportiert seine Produkte in mehr als 100 Länder und setzt im Jahr etwa 358 Millionen Euro um. Nun will das Unternehmen die Stärke der Kartoffel erstmals massenhaft vermarkten.

Die Chancen stehen gut. Denn die Industrie sucht dringend nach einer neuen Super-Kartoffel. In gewöhnlichen Knollen stecken zwei Stärkekomponenten, Amylopektin und Amylose. Während Amylose geliert, kann Amylopektin verdicken und kleben. Bei vielen industriellen Anwendungen will man entweder die eine oder die andere Stärke haben. Selten aber beide. Deshalb werden die Substanzen aufwendig voneinander getrennt. Die Gen-Kartoffel Amflora dagegen enthält – genau wie die Tilling-Kartoffel – nur Amylopektin. Das macht die industrielle Verarbeitung weitaus einfacher und wirtschaftlicher. 100 bis 200 Millionen Euro könnte die Industrie mit der genmodifizierten Stärkekartoffel sparen, versprechen BASF & Co. Experten trauen der Tilling-Kartoffel ein ähnliches Potenzial zu.

Denn das neue Gewächs darf schon heute angebaut werden, während die ungeliebte Gen-Schwester nur versuchs-weise und streng kontrolliert auf dem Acker grünen darf. „Wir haben Amflora überholt“, freut sich Emsland-Manager Meijer. Er beziffert die Nachfrage für die hauseigene Stärke auf 100.000 Tonnen pro Jahr. Gerade hat sein Unternehmen die ersten 100 Tonnen Tilling-Kartoffeln in der Fabrik im brandenburgischen Kyritz zu einem feinen weißen Mehl verarbeitet.

Die besonders reine Stärke Amylopektin soll erobern

Diese besonders reine Stärke Amylopektin, die man aus herkömmlichen Kartoffeln nur aufwendig gewinnen kann, soll schon bald neben der Industrie auch die Lebensmittelbranche erobern. Emsland-Köche rühren das weiße Pulver bereits in Joghurt-Desserts ein, kochen damit in der firmeneigenen Testküche Suppen oder backen daraus Chips und Kartoffelpuffer. Bleiben die Suppen sämig, die Puffer locker und setzt sich im Joghurt kein Wasser ab, hat die Stärke ihre erste Bewährungsprobe bestanden. Dann wird das Amylopektin aus der neuen Knolle schon bald auch Speisen in der heimischen Küche und in Restaurants stabilisieren.

Die Tilling-Experten sind davon überzeugt: Treten eine gentechnisch veränderte und eine konventionell gezüchtete Pflanze mit denselben Merkmalen gegeneinander an, „wird letztere eine deutlich bessere Verbraucherakzeptanz haben und sich leichter vermarkten lassen“, sagt der Gentechnik-Experte Martin Parniske von der Ludwig-Maximilians-Universität München.

Beim Tilling ist der Eingriff des Menschen in die Natur geringer als bei den sogenannten transgenen Pflanzen. „Technologisch liegt ein Riesenunterschied zwischen Gentechnik und Tilling“, sagt Gentechnikexperte und Greenpeace-Berater Christoph Then. „Beim Tilling bleibe ich innerhalb der normalen Bandbreite, worauf die Pflanze in der Evolution trainiert worden ist.“ Dagegen gebe es keine Einwände. „Im Labor wird lediglich im Eiltempo nachgestellt, was auch in der Natur geschehen könnte“, sagt Steve Henikoff vom Fred Hutchinson Cancer Research Center in Seattle, der das Tilling erfunden hat.

Im Jahr 2000 präsentierten er und seine Mitarbeiterin Claire McCallum das Verfahren der Öffentlichkeit. Damals diente es noch ausschließlich der Grundlagenforschung. Mittlerweile werden Tomaten, Mais, Weizen, Hirse, Bananen, Reis und Sojabohnen getillt. Das Bundesforschungsministerium in Berlin fördert die Etablierung der Technologie im Projekt „Gabi-Till“ seit 2004 an Gerste, Raps, Kartoffel und Zuckerrübe. Und auch immer mehr Unternehmen investieren in die neue Technik: Saatgutproduzenten etwa, wie die Deutsche Saatveredelung, Syngenta Seeds und KWS Saat.

Die Bedeutung der neuen Technik für die kommerzielle Zucht „wird im nächsten Jahrzehnt noch zunehmen“, sagt der Wissenschaftler Bradley Till, der einst eng mit Henikoff zusammenarbeitete. Wohin die Reise geht, lässt ein Blick über den Ozean erahnen: Das kalifornische Startup Arcadia Biosciences verdient sein Geld vornehmlich mit Tilling und beschäftigt fast ausnahmslos die Mitarbeiter von Tilling-Erfinder Henikoff. Das Unternehmen entwickelt dürreresistentere Sojabohnen, länger haltbare Erdbeeren, widerstandsfähigen Salat und glutenfreies Getreide, das Hunderttausenden Menschen mit Lebensmittelunverträglichkeiten das Leben erleichtern kann (siehe WirtschaftsWoche 12/2009).

In Europa reift der Fortschritt unter anderem in einem Gewächshaus der niederländischen Universität Wageningen. Finanzier der innovativen Gartenanlage ist die holländische Bayer-Saatguttochter Nunhems, die dort gelbe Tomaten züchtet. Mit deren Hilfe wollten die Wissenschaftler beweisen, dass Tilling auch bei dem sonst in der Regel roten Gemüse funktioniert. Dafür haben Wissenschaftler 15.000 Tomatensamen mutiert und jene Keimlinge selektiert, die in ihrem Gen für rote Fruchtfarbe Veränderungen tragen.

Die Bayer-Tochter setzt auch deshalb auf die moderne Präzisionszucht, weil sie fürchtet, von Verbrauchern für gentechnisch veränderte Produkte abgestraft zu werden. Gerade da aber will das Unternehmen das Vertrauen auf keinen Fall verspielen: Erst vor wenigen Wochen gab Bayer bekannt, sein Biotech- und Saatgut-Geschäft ausbauen zu wollen.

Jetzt kommen salzresistente Tomate

Bis zum Jahr 2018 will der Chemie- und Pharmakonzern den Umsatz in diesem Segment auf 1,4 Milliarden Euro mehr als verdreifachen. Dafür will das Unternehmen 3,5 Milliarden Euro investieren. Noch ist Tilling in dieser Strategie ein kleiner Baustein. Doch er gewinnt gerade enorm an Bedeutung.

Das nächste große Projekt der niederländischen Bayer-Tochter ist die salzresistente Tomate. Sie soll in dürregeplagten Gebieten auf salzigen Böden wachsen können. Das Salz saugt bei normalen Pflanzen Wasser aus den Zellen und lässt die Zellwände kollabieren. Doch es gibt ein natürliches Gegengift: Der Eiweißbaustein Prolin verhindert das bedrohliche Ausbluten des Pflanzengewebes. Leider nur sorgt das im Normalfall aktive Gen ProDH für den Abbau dieser Substanz in den Zellen. „Doch man kann ProDH gentechnisch ausschalten, dann reichert sich Prolin an, und die Pflanze wird unempfindlich gegenüber Salz“, sagt Pflanzenforscher Christian Bachem von der Universität Wageningen. „Das möchten wir auch mit Tilling schaffen.“

Einen ersten Erfolg konnten die Wissenschaftler dieses Jahr bereits feiern: Im Wageningener Treibhaus rankt derzeit eine Tomatenstaude, die voraussichtlich mehr Salz verträgt als herkömmliche Tomatenpflanzen.

Wie bei der Kartoffel hat das Verfahren auch bei der Tomate einen mit dem Gentransfer vergleichbaren Effekt. Doch selbst Forscher wie Tilling-Erfinder Henikoff betonen, das Verfahren könne die Gentechnik nicht in allen Feldern ablösen: In manchen Fällen sei es unumgänglich, fremde Gene in eine Pflanze einzuschleusen. Etwa, um Mais widerstandsfähiger gegen Insekten zu machen: Dafür wird das Pflanzengen durch Erbinformationen eines Insektengens ergänzt. Mit Tilling geht das nicht.

Die Technik überschreitet die Artgrenze nie. Eigenschaften, die nicht angelegt sind, können mit der Ein-Gen-Evolution auch nicht gezüchtet werden. Gentechnik ist zudem einfacher als das Tilling. Unternehmen, die eine Pflanze genetisch modifizieren wollen, müssen nicht genau wissen, wie ihr Erbgut aufgebaut ist, um etwa ein einzelnes bekanntes Gen aus einem Bakterium einzufügen. Beim Tilling hingegen braucht man eine sehr genaue Vorstellung davon, auf welches Gen der Pflanze man es abgesehen hat und welche Funktion es erfüllt.

In diesem bewussten Umgang mit Pflanzenerbinformationen liegt aber zugleich das große Potenzial des Verfahrens: Immer mehr Genome werden entschlüsselt. Den Bauplan des Lebens von Reis, Hirse und Mais kennt man schon. Erst vor wenigen Wochen hat Bayer zudem das Raps-Genom entschlüsselt. Je mehr florale Baupläne die Datenbanken füllen, desto häufiger wird die Präzisionszucht angewendet werden, betont Tilling-Erfinder Henikoff.

Schmackhafter, gesünder und einfacher zu verarbeiten

Welche Bedeutung das Wissen über das Erbgut hat, zeigt das Beispiel der Getreidesorte Gerste. Das Gen MLO etwa macht das Getreide anfällig für Mehltau. Sobald aber das Merkmal per Tilling verändert wird, werden die Halme resistent gegen die Pilzkrankheit. Auch Weizen und Roggen verfügen über ein MLO-Gen. Mit der Ein-Gen-Evolution wollen Forscher nun auch für diese Arten widerstandsfähige Nachkommen züchten. Es sind ohnehin nicht nur die politische Stimmungslage und die gesellschaftliche Akzeptanz, die das neue Verfahren begünstigen. „Wir finden die Gentechnik zwar nicht falsch“, sagt Pflanzenforscher Bachem, „aber mit dem Tilling können wir viel subtilere Veränderungen erreichen.“

Derart sanfte Modifikationen etwa in temperaturempfindlichen Enzymen „könnten Tomaten tolerant gegenüber Kälte machen“, hofft Pflanzenforscher Bachem. Dann müssten Gewächshäuser weniger geheizt werden. Auch Vitamine und Aromastoffe könnten mit der Ein-Gen-Evolution verstärkt werden. Bitterstoffe könnten vermindert, der Zuckergehalt erhöht oder die Fettzusammensetzung verändert werden. Darin, so Bachem, liege das große, nahezu unerschlossene Potenzial des Tillings für die kommerzielle Pflanzenzucht.

Die Früchte dieser Forschung sollen schmackhafter, gesünder oder einfacher zu verarbeiten sein. „Das ist aufregend für Zuchtunternehmen, weil sie so die Vielfalt ihrer Sorten um bestimmte Eigenschaften erweitern können“, sagt Bachem.

Die Gen-Kartoffel verliert mit der Konkurrenz ihre Einzigartigkeit. Amflora-Schöpfer BASF verbreitet dennoch Optimismus: Die neue Stärkekartoffel zeige, dass der Bedarf vorhanden sei. Frei nach dem Motto: Wo Platz für einen ist, ist Platz für zwei und wahrscheinlich für noch mehr – Kontrahenten freilich.

BASF will die Amflora 2010 auch in Deutschland anbauen, schließlich hat das Unternehmen einige Hundert Millionen Euro in die Gen-Knolle investiert. Doch auf die Frage, ob man heute noch einmal in eine Amflora investieren würde, bleibt das Unternehmen vage: „Es ist schwer zu sagen, wie es gewesen wäre, wenn die neue Kartoffel und die Technik schon da gewesen wären“, sagt eine Sprecherin. „Damit hat keiner gerechnet.“

Diesen Artikel teilen:
© Handelsblatt GmbH – Alle Rechte vorbehalten. Nutzungsrechte erwerben?
Zur Startseite
-0%1%2%3%4%5%6%7%8%9%10%11%12%13%14%15%16%17%18%19%20%21%22%23%24%25%26%27%28%29%30%31%32%33%34%35%36%37%38%39%40%41%42%43%44%45%46%47%48%49%50%51%52%53%54%55%56%57%58%59%60%61%62%63%64%65%66%67%68%69%70%71%72%73%74%75%76%77%78%79%80%81%82%83%84%85%86%87%88%89%90%91%92%93%94%95%96%97%98%99%100%