Wissenschaftler haben Raps gentechnisch so verändert, dass in dessen Samen die Bitterstoffsynthese um etwa 80 Prozent reduziert ist. Die Forschungsergebnisse könnten dazu beitragen, dass Rapssamen vielleicht irgendwann einmal als Proteinquelle für die menschliche Nahrung zum Einsatz kommen.
Raps ist eine Pflanze mit weit unterschätztem Potenzial. Neben der bereits genutzten Ölfraktion enthält ihr Samen jede Menge Protein, das reich an seltenen Aminosäuren ist. Nach dem Auspressen der Samen entsteht ein reichhaltiger Rest, der als Nahrungsmittelzusatz verwendet werden könnte. Zurzeit wird der Pressrückstand als zusätzliche Eiweißquelle an Schweine, Rinder und Hühner verfüttert.
Bei zu viel Konsum der proteinreichen Kost bekommen die Wiederkäuer jedoch Verdauungsprobleme und die Eier derart gefütterter Legehennen weisen einen fischigen Geruch und Geschmack auf. Der Grund sind die für Kreuzblütler typischen phenolischen Inhaltsstoffe, wie zum Beispiel Sinapin, der sich vor allem im Samen der Pflanze anreichert. Diese Substanzen bewirken auch, dass Pressrückstand und Mehl der Samen bitter schmecken und sich durch Oxidation dunkel verfärben. Damit ist diese Proteinquelle auch für die menschliche Nahrung unbrauchbar.
Forscher schalten Gene aus
Genau hier setzte vor einigen Jahren das Verbundprojekt "NAPUS 2000 – gesunde Lebensmittel aus transgener Rapssaat" an: "Eine Idee des NAPUS – Projektes bestand darin, in einem Modellversuch transgene Pflanzen herzustellen, in deren Samen die Synthese der Bitterstoffe reduziert bzw. blockiert wird", erklärt Carsten Milkowski, Wissenschaftler am Leibniz-Institut für Pflanzenbiochemie (IPB) in Halle. Die beteiligten Enzyme der Sinapinbiosynthese kennt man schon lange.
"Ein Syntheseenzym und seine Wirkung zu kennen ist eine unabdingbare Voraussetzung, aber für das Ausschalten der entsprechenden Gene, benötigt man die DNA-Sequenz, das Gen an sich", beschreibt Milkowski das Problem, vor dem er am Anfang stand. Für eine gentechnische Veränderung der Pflanzen mussten also zunächst die für die Syntheseenzyme kodierenden Gene aus Raps isoliert werden. "Gemeinsam mit drei weiteren Wissenschaftlern haben wir zwei Jahre gebraucht, um die Gene der beiden entscheidenden Syntheseenzyme zu isolieren und funktionell zu charakterisieren", konstatiert Milkowski.
Das Einschleusen der Gene in die Rapspflanzen (Transformation) erfolgte dann von anderen NAPUS-Partnern, dem Resistenzlabor der Deutschen Saaten-Union und Wissenschaftlern der Universität Göttingen.
80 Prozent weniger Sinapin
Den Ergebnissen zufolge, konnte der Sinapingehalt in den Samen durch die Transformation um 80 Prozent gesenkt werden. Die Überprüfung der Eigenschaften der transgenen Pflanzen im Freiland wird jetzt, im Rahmen des "YelLowSin Rapeseed"-Projektes in Kanada stattfinden.
"Unsere Aufgabe besteht zunächst darin, den verbleibenden Restgehalt von 20 Prozent Sinapin in den bereits transformierten Rapspflanzen auf ein absolutes Minimum zu reduzieren", erklärt Milkowski. Das will man erreichen, indem man zusätzlich ein bakterielles Gen in die transgene Rapspflanze einbringt. Das Gen kodiert für ein Enzym, das einen wichtigen Baustein des Sinapins in einen anderen Stoff umwandelt und ihn damit für die Synthese des bitteren Endproduktes nicht mehr verfügbar macht.
Bei Erfolg dieser Strategie würde sich statt des Sinapins eine andere Substanz, das Glycinbetain in den Samen anreichern. Glycinbetain schützt Pflanzen vor Kälte- und Salzstress, wirkt sich aber sonst nicht negativ auf ihren Stoffwechsel aus. "Indem wir einerseits die beteiligten Enzyme reduzieren und zusätzlich die erforderlichen Ausgangsprodukte aus dem Syntheseweg nehmen, hoffen wir, die Bitterstoffsynthese im Samen völlig auszuschalten", fasst Milkowski zusammen.
(idw – Institut für Pflanzenbiochemie, 21.03.2006 – DLO)
