Die Suche nach der perfekten Kartoffel

Super Spuds kommen.

Eine gentechnisch veränderte Kartoffel, die der zerstörerischen Fäulnis widerstehen, sich gegen parasitäre Würmer verteidigen, Blutergüsse vermeiden und die Ansammlung eines mutmaßlichen Karzinogens beim Kochen reduzieren könnte, wäre für Kartoffelproduzenten auf der ganzen Welt viele Milliarden Dollar pro Jahr wert. Sie könnte auch als Modelltechnologie dienen, um Probleme anzugehen, die viele verschiedene Nutzpflanzen betreffen und zunehmend Anlass zur Sorge um die globale Ernährungssicherheit geben werden, da die Bevölkerung wächst und das Weltklima unberechenbarer wird (siehe Warum wir gentechnisch veränderte Lebensmittel brauchen werden).

Diese mega-widerstandsfähige Kartoffel ist das Ziel eines neuen Projekts offiziell gestartet von Forschern im Vereinigten Königreich in dieser Woche. Wenn sie erfolgreich sind, wäre dies die erste Kartoffel, die all diese Eigenschaften aufweist, von denen jede bereits in früheren gentechnisch veränderten Versionen beliebter Kartoffelsorten nachgewiesen wurde. Das fünfjährige Unterfangen wird von geleitet Jonathan Jones , Wissenschaftler am Sainsbury Lab in Großbritannien und einer der weltweit führenden Experten für die Genetik von Pflanzenkrankheiten.



Die Kartoffel, die Jones anstrebt, wird drei Gene enthalten, von denen seine Gruppe gezeigt hat, dass sie Resistenz gegen Krautfäule verleihen, und zwei Gene Forscher an der University of Leeds haben festgestellt, dass sie den Befall durch einen winzigen Wurm namens Kartoffelzystennematoden blockieren. Es wird auch DNA enthalten, die das US-Unternehmen J.R. Simplot verwendet hat, um eine Kartoffelsorte zu entwickeln, kürzlich kommerzialisiert , das weniger dunkle Flecken hat und weniger Asparagin enthält, eine Chemikalie, die die Ansammlung von a verursachen kann Verdacht auf Karzinogen beim Hochtemperaturgaren.

Die Gruppe von Jones hat bereits eine fäuleresistente Kartoffel entwickelt, indem sie ein einziges Gen verwendet hat, das sie aus einem geklonten Gen in einer wilden Kartoffelpflanze gefunden hat. Für ein kommerzielles Produkt wird ein einzelnes Resistenzgen jedoch nicht ausreichen, sagt er, weil es wahrscheinlich zur Entstehung von Pathogenstämmen führen würde, die gegen dieses Gen resistent sind. Laut Jones besteht ein wichtiges Ziel dieses Projekts darin, die Hypothese zu testen, dass das Stapeln mehrerer Resistenzgene vor dieser Gefahr schützen kann. Seine Gruppe fand alle drei Gene in Wildkartoffeln.

Kartoffeln sind weltweit ein wichtiges Grundnahrungsmittel. In Bezug auf den direkten menschlichen Verzehr gehören sie neben Weizen und Reis weltweit zu den Top-Lebensmitteln. Sie sind auch ziemlich anfällig für Krankheiten, insbesondere Kraut- und Knollenfäule, die Mitte des 18. Jahrhunderts zur Hungersnot in Irland führte. Verursacht durch einen pilzähnlichen Organismus, bleibt es eine katastrophale Geißel für Kartoffelernten, sagt Jones, und Landwirte in Großbritannien müssen 15 Mal im Jahr Pestizide sprühen, um es zu bekämpfen. Die Krankheit kostet die britische Kartoffelindustrie mehr als 90 Millionen Dollar pro Jahr. Weltweit kostet es etwa 5 Milliarden US-Dollar.

Parasitäre Nematoden sind eine ähnlich massive wirtschaftliche Belastung für die Kartoffelindustrie in Großbritannien und weltweit aufgrund der Kosten für Pestizide und Ernteausfälle. Forscher der University of Leeds steuern Jones‘ neue Kartoffel mit DNA-Sequenzen bei, die ihr mächtige Waffen im Kampf gegen die Würmer verleihen werden. Die Leeds-Gruppe hat gezeigt, dass die Einführung von Genen, die nur in den Wurzeln der neuen Kartoffel exprimiert werden, der Ernte zwei unterschiedliche Abschreckungsmittel gegen sie bieten sollte.

Blutergüsse sind ein weiteres teures Problem. Da Verbraucher Kartoffeln ohne dunkle Flecken bevorzugen, verschwenden Unternehmen eine riesige Menge an einwandfrei essbaren Lebensmitteln. Simplot, das bei der Finanzierung des Projekts von Jones hilft und kürzlich Fachwissen und Technologie beisteuert erhielt die behördliche Zulassung in den USA eine Kartoffel zu verkaufen, die DNA enthält, die die Menge bestimmter Zucker, die für Blutergüsse verantwortlich sind, sowie die Menge an Asparagin reduziert. Asparagin ist für die Akkumulation von Acrylamid verantwortlich, das beim Kochen das Risiko für bestimmte Krebsarten erhöhen kann.

Um die neue DNA zu liefern, werden Jones und seine Kollegen eine etablierte Methode namens Transformation verwenden, die sich einen natürlichen Prozess zunutze macht, bei dem Bakterien DNA auf Pflanzen übertragen. Dann werden sie umfangreiche Screening- und DNA-Analysen durchführen, um einige Kartoffeln zu identifizieren, die alle gewünschten Eigenschaften zu haben scheinen, und diese werden auf dem Feld getestet. Wir wollen die Dinge so schnell wie möglich auf das Feld bringen, sagt Jones, der sagt, dass die Forscher innerhalb von drei Jahren wissen sollten, ob sie irgendwelche Linien haben, die es wert sind, kommerzialisiert zu werden.

Wenn es erfolgreich ist, sagt Jones, wird das Projekt den Wert dieser Technologie veranschaulichen, um die Produktion nachhaltiger zu gestalten und die Bedürfnisse der Ernährungssicherheit zu erfüllen. Der gleiche allgemeine Ansatz ist auf andere Nutzpflanzen anwendbar und kann andere zerstörerische Krankheiten wie Weizenrost bekämpfen, sagt er.

Da es Vorteile für Verbraucher, Landwirte und die Umwelt hätte, klingt es so, als würden sie die perfekte Kartoffel entwickeln, sagt er Ewen Mullins , ein leitender Forscher bei Teagasc, Irlands Agrarforschungsagentur. Mullins, der die Umweltauswirkungen neuartiger Pflanzenzüchtungstechnologien testet, sagt, dass die größten Herausforderungen, denen sich die Gruppe von Jones stellen muss, wahrscheinlich nicht technischer Natur sein werden. Die Wissenschaft hat sich in den letzten Jahren so weit entwickelt, dass es jetzt relativ einfach ist, einen Organismus mit so vielen neuen Merkmalen zu entwickeln, sagt er, obwohl es danach einen umfangreichen Sicherheits- und Regulierungsprozess geben wird. Der schwierige Teil besteht tatsächlich darin, die Akzeptanz der Verbraucher dafür zu bekommen, sagt Mullins. Dieser Prozess, fügt er hinzu, sollte idealerweise parallel zur Technologieentwicklung ablaufen.

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