Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Proteinreiche Kartoffel gegen Unterernährung

26.10.2010
Eine eiweißreiche Kartoffel gegen Mangelernährung? (Quelle: GABI) Forscher wollen mit einer proteinangereicherten Kartoffel die Ernährung verbessern. Eiweiße sind wichtige Bestandteile einer gesunden Ernährung und in vielen Grundnahrungsmitteln nur in geringen Dosen enthalten.

Weltweit leiden nach Schätzungen der Welternährungsorganisation (FAO) rund 925 Millionen Menschen an Unterernährung. Die überwiegende Mehrheit davon (etwa 850 Millionen) lebt in Entwicklungsländern.

Bausteine des Lebens

Proteine (Eiweiße) geben der Nahrung ihren Nährwert. Sie sind daher elementare Bestandteile einer ausgewogenen und gesunden Ernährung. Eiweiße bestehen aus Aminosäuren und sind ein Grundbaustein aller Zellen. Sie verleihen der Zelle ihre Struktur und sind die molekularen „Maschinen“, die Stoffe transportieren, chemische Reaktionen katalysieren und Signalstoffe erkennen. Für die Proteinsynthese im Körper sind 21 verschiedene Aminosäuren nötig. Da der Mensch nur 10 dieser Aminosäuren selbst herstellen kann, ist er darauf angewiesen, die anderen mit der Nahrung aufzunehmen. Eine eiweißarme Mangelernährung kann schwere Folgen haben: sie beeinträchtigt die physische und psychische Entwicklung von Kindern, schwächt das Immunsystem, kann krank machen und sogar zum Tod führen.

Für die Mehrheit der ärmeren Weltbevölkerung sind Reis, Mais, Hirse oder Kartoffeln wichtige Grundnahrungsmittel. Milch und Fleisch, als hochkonzentrierte Proteinquellen, stellen hingegen eine Ausnahme auf dem Speiseplan dar. Viele Kulturpflanzen enthalten ein eingeschränktes Eiweißmuster, was Qualität und Quantität angeht. Nur wenige Pflanzen besitzen alle lebensnotwendigen, also essentiellen Aminosäuren. Um Mangelerscheinungen einer eiweißarmen Ernährung zu bekämpfen, versuchen Forscher Kulturpflanzen zu züchten, die mehr Proteine als ihre natürlichen Verwandten enthalten - bislang mit mäßigem Erfolg.

Kartoffel gegen Eiweißmangel

Indischen Wissenschaftlern ist es nun gelungen, eine besonders eiweißreiche Kartoffel zu entwickeln. Sie schleusten in die Knolle ein Gen des zur Familie der Fuchsschwanzgewächse gehörenden Amaranthus ein. Der Amarant ist eine der ältesten jedoch heute selten angebauten Kulturpflanzen. Im Vergleich zu herkömmlichen Kartoffelsorten erhöhte das AmA1-Gen (Amaranth Albumin1) die Eiweißproduktion in der Knolle um bis zu 60%. Frühere Studien konnten bereits zeigen, dass die Produktion einzelner Aminosäuren in Pflanzen durch genetische Veränderungen erhöht werden kann. Jedoch führten diese Veränderungen häufig zu einer gleichzeitigen Reduzierung anderer Aminosäuren. Das AmA1-Gen erwies sich als sehr ausgewogen, da es die Produktion diverser Aminosäuren erhöht, ohne dabei andere Aminosäuren in ihrer Konzentration zu verringern.

Performanceunterschiede

Die genetischen Unterschiede zwischen Kartoffelsorten und die Standortbedingungen, unter denen sie wachsen(Bodenqualität, Klima etc.), wirken sich direkt auf Ertrag und Nährwert der Kartoffeln aus. Eine neue Kartoffelgeneration kann daher nur dann wirtschaftlich erfolgreich sein, wenn sie unter verschiedenen Bedingungen gleichbleibend gute Erträge und Eiweißgehalte verspricht. Für ihre Experimente nutzten die Forscher daher sieben an unterschiedliche Klimata angepasste Kartoffelsorten.

In Labor-, Gewächshaus- und Freilandversuchen verglichen die Wissenschaftler Wachstum, Protein- bzw. Aminosäuregehalt, Phänotyp und andere Eigenschaften der neuen „Eiweißkartoffel“ mit herkömmlichen Kartoffelpflanzen. Dabei konnten sie in der äußeren Erscheinung (Phänotyp) keine Unterschiede zwischen den genetisch veränderten Pflanzen und den unveränderten Kontrollpflanzen feststellen. Aufschluss über den Eiweißgehalt der Pflanzen brachte die Analyse des in den Knollen gebundenen Stickstoffs. Die genetisch veränderten Kartoffeln wiesen im Vergleich zu konventionellen Kartoffeln einen je nach Sorte um 35-60% erhöhten Proteingehalt auf. Die Gehalte der Aminosäuren in der Knolle waren zudem deutlich höher als bei den Vergleichspflanzen. Dieser Anstieg konnte sogar bei den Aminosäuren Lysin, Tyrosin und Schwefel festgestellt werden, die in Kartoffelknollen sonst nur in sehr geringem Maße enthalten sind. Die Wissenschaftler stellten bei den genetisch veränderten Pflanzen weiterhin eine erhöhte Photosyntheserate (+27%) und einen Anstieg der Biomasseproduktion (7-20%) fest. Im Vergleich zum Wildtyp fielen die Ernteerträge bei den neuen Eiweißkartoffeln zudem um 15-25% höher aus.

Lebensmittelsicherheit

Um mögliche schädliche Auswirkungen der genetisch veränderten Knollen einschätzen zu können, überprüften die Forscher die Lebensmittelsicherheit der neuen Kartoffel in Tierexperimenten. Ihr Resultat: nach Verzehr und Kontakt konnten bei Ratten und Hasen keine allergischen oder toxischen Reaktionen festgestellt werden.

Zwischen Euphorie und Skepsis

Die Strategie der Forscher ging auf: ihnen gelang es, ein effizientes, schnelles und Genotyp-unabhängiges Verfahren zu entwickeln, mit dem der Proteingehalt in Kartoffeln deutlich erhöht werden kann. Ihre Ergebnisse sprechen für eine vielversprechende neue Kartoffelzüchtung mit dem Potential, die Unterernährung in bestimmten Teilen der Welt zu lindern. Ob die neue Kartoffel zukünftig den Weg auf den Teller der Weltbevölkerung findet, bleibt jedoch abzuwarten. Hierzu sind noch weitere Tests zu Performance im Feld, zu Fragen der biologischen Sicherheit und der Lebensmittelsicherheit nötig. In zahlreichen Ländern und insbesondere in Europa überwiegt die Skepsis bei gentechnisch veränderten Nahrungspflanzen. Die Akzeptanz der Verbraucher entscheidet somit auch über das Marktpotenzial der eiweißreichen Kartoffel.

Quelle:

Subhra Chakraborty et al. (2010): Next-generation protein-rich potato expressing the seed protein gene AmA1 is a result of proteome rebalancing in transgenic tuber. In: PNAS, Vol. 107, no. 41, S. 17533-17538, doi: 10.1073/pnas.1006265107 (abstract).

| pflanzenforschung.de
Weitere Informationen:
http://www.pflanzenforschung.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Agrar- Forstwissenschaften:

nachricht Software-App für optimale Düngergabe
09.11.2017 | Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V.

nachricht Win-Win-Situation Arznei- und Gewürzpflanzen + Bestäuber-Insekten
06.11.2017 | Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Agrar- Forstwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Kleine Strukturen – große Wirkung

Innovative Schutzschicht für geringen Verbrauch künftiger Rolls-Royce Flugtriebwerke entwickelt

Gemeinsam mit Rolls-Royce Deutschland hat das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS im Rahmen von zwei Vorhaben aus dem...

Im Focus: Nanoparticles help with malaria diagnosis – new rapid test in development

The WHO reports an estimated 429,000 malaria deaths each year. The disease mostly affects tropical and subtropical regions and in particular the African continent. The Fraunhofer Institute for Silicate Research ISC teamed up with the Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology IME and the Institute of Tropical Medicine at the University of Tübingen for a new test method to detect malaria parasites in blood. The idea of the research project “NanoFRET” is to develop a highly sensitive and reliable rapid diagnostic test so that patient treatment can begin as early as possible.

Malaria is caused by parasites transmitted by mosquito bite. The most dangerous form of malaria is malaria tropica. Left untreated, it is fatal in most cases....

Im Focus: Transparente Beschichtung für Alltagsanwendungen

Sport- und Outdoorbekleidung, die Wasser und Schmutz abweist, oder Windschutzscheiben, an denen kein Wasser kondensiert – viele alltägliche Produkte können von stark wasserabweisenden Beschichtungen profitieren. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forscher um Dr. Bastian E. Rapp einen Werkstoff für solche Beschichtungen entwickelt, der sowohl transparent als auch abriebfest ist: „Fluoropor“, einen fluorierten Polymerschaum mit durchgehender Nano-/Mikrostruktur. Sie stellen ihn in Nature Scientific Reports vor. (DOI: 10.1038/s41598-017-15287-8)

In der Natur ist das Phänomen vor allem bei Lotuspflanzen bekannt: Wassertropfen perlen von der Blattoberfläche einfach ab. Diesen Lotuseffekt ahmen...

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Tagung widmet sich dem Thema Autonomes Fahren

21.11.2017 | Veranstaltungen

Neues Elektro-Forschungsfahrzeug am Institut für Mikroelektronische Systeme

21.11.2017 | Veranstaltungen

Raumfahrtkolloquium: Technologien für die Raumfahrt von morgen

21.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Wasserkühlung für die Erdkruste - Meerwasser dringt deutlich tiefer ein

21.11.2017 | Geowissenschaften

Eine Nano-Uhr mit präzisen Zeigern

21.11.2017 | Physik Astronomie

Zentraler Schalter

21.11.2017 | Biowissenschaften Chemie