Biotechnologen des Nationalen Instituts für Pflanzengenomforschung in Neu-Delhi, Indien, haben gentechnisch veränderte Kartoffeln entwickelt, die 60% mehr Protein enthalten als normale Knollen
Das Gen der Getreidepflanze Amaranth half ihnen dabei. Laut Wissenschaftlern wird ihre Entwicklung nicht nur Vegetarier vor Proteinmangel bewahren.
Ein bedeutender Teil der Bevölkerung unseres Planeten (mehr als eine Milliarde Menschen) hat keine ausreichende Ernährung und leidet am meisten an Proteinmangel. Wie in Tierversuchen und bei menschlichen Beobachtungen wiederholt gezeigt wurde, führt ein Proteinmangel in der Ernährung zu einer Verzögerung der körperlichen und geistigen Entwicklung und kann zu schweren Krankheiten führen. Proteinmangelernährung in jungen Jahren ist besonders gefährlich. Der menschliche Körper kann wie andere Tiere nur 11 der 21 Aminosäuren synthetisieren, die für die Synthese von Körperproteinen erforderlich sind. Die restlichen zehn sind essentielle Aminosäuren, die eine Person aus der Nahrung erhalten sollte.
Die Genetik versucht, den Proteingehalt in Nahrungspflanzen auf der ganzen Welt zu erhöhen. Und für Millionen von Menschen, insbesondere in Entwicklungsländern, sind Kartoffeln die Grundlage ihrer täglichen Ernährung. Trotz all seiner Vorteile ist in Knollen wenig Protein enthalten. Daher stellen viele wissenschaftliche Gruppen proteinreiche Kartoffeln her.
Gen ausgewählt aus Amaranth
Um den Proteingehalt zu erhöhen, versuchten die Wissenschaftler verschiedene Gene, die jedoch für den praktischen Gebrauch nicht geeignet waren. Indische Genetiker vom National Institute of Plant Genome Research erhielten und untersuchten transgene Kartoffeln mit einem inserierten AmA1-Gen (Amaranth Albumin 1). Dieses Gen wird aus der Getreidepflanze Amaranth gewonnen, wo es eine wichtige Funktion erfüllt - es speichert Protein in den Samen. AmA1-Protein ist Aminosäure-ausgeglichen und wurde von der WHO für den Nährwert zugelassen.
Indische Biologen unter der Leitung von Asis Datta haben transgene Kartoffeln aus sieben wirtschaftlich wichtigen Sorten mit unterschiedlichen Genotypen erhalten. Dazu wurde ein Konstrukt aus dem AmA1-Gen in Kombination mit dem es aktivierenden Gen in das Pflanzengenom übertragen. Agrobakterien wurden traditionell zur Übertragung verwendet.
Wie das Experiment zeigte, unterschieden sich transgene Kartoffelpflanzen in ihren morphologischen Eigenschaften in keiner Weise von gewöhnlichen.
Kartoffeln werden essentielle Aminosäuren zugesetzt
Wissenschaftler haben herausgefunden, dass das Gen in Knollen stärker, in geringerem Maße im Stängel und in den Blättern sehr wenig exprimiert wird. In Knollen stimuliert das Amaranth-Gen die Proteinspeicherung. Es wurde durch die Stickstoffmenge und durch Elektrophorese bestimmt. Bei verschiedenen transgenen Sorten stieg der Proteingehalt im Vergleich zu herkömmlichen Sorten um 35-60%. Die Autoren der Arbeit stellen fest, dass frühere Versuche, den Proteingehalt in Kartoffeln zu erhöhen, zu einem Anstieg von nicht mehr als 35% führten.
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Die Aminosäureanalyse zeigte, dass transgene Knollen einen erhöhten Gehalt an mehreren essentiellen Aminosäuren aufweisen: Lysin, Tyrosin und schwefelhaltige Aminosäuren, die in gewöhnlichen Kartoffeln selten sind. Der Gehalt an Asparaginsäure, Glutaminsäure, Arginin, Leucin und Isoleucin nahm ebenfalls zu. Alle diese Veränderungen werden durch die erhöhte Expression des adamanten Gens für Samenbestände verursacht.
Biologen untersuchten, ob die Proteinanreicherung von Kartoffeln mit einer Zunahme der Biomasse einherging. Es stellte sich heraus, dass das Trockengewicht der terrestrischen Teile der transgenen Pflanzen das Gewicht der Kontrollpflanzen um 7–20% überstieg. Dies weist auf eine Zunahme der Intensität der Photosynthese hin. Das Experiment bestätigte, dass die CO 2 -Nutzung durch transgene Pflanzen um 27% zunimmt. Wissenschaftler schlagen vor, dass der folgende Mechanismus hier funktioniert: Eine erhöhte Proteinsynthese in transgenen Pflanzen verringert die Versorgung mit freien Aminosäuren, was wiederum zu einer verbesserten Photosynthese führt. In zweijährigen Feldversuchen unter verschiedenen klimatischen Bedingungen stellten indische Genetiker fest, dass der Ertrag an transgenen Kartoffelknollen um 15-25% höher ist als üblich.
Kartoffeln haben den Ratten nicht geschadet
Die transgene Kartoffel wurde auf Sicherheit an Ratten getestet, die sie drei Monate lang aßen. Der biochemische Bluttest erwies sich als normal, ebenso wie der Arbeitszustand aller Körpersysteme. Das Immunsystem verhielt sich ebenfalls ruhig, bei den Tieren wurden keine Anzeichen einer Allergie beobachtet. Die postmortale histologische Analyse verschiedener Gewebe zeigte keine Anomalien. Wissenschaftler haben sichergestellt, dass das AmA1-Protein vollständig durch Enzyme im Magensaft verdaut wird.
Die von indischen Wissenschaftlern vorgeschlagene Methode zur Verbesserung der Kartoffeln hat sich als wirksam und sicher erwiesen. Die Autoren des PNAS-Artikels glauben, dass dieses Gen in anderen Kulturen verwendet werden kann.
