Die Evolution der Kartoffel: ein Beitrag im Darwin-Jahr: Züchtung, Mutation und Genveränderung

Die Seniorenstudenten des Lietzclub München besuchten die Landesanstalt für Landwirtschaft , Abteilung Kartoffel LfL in Weihenstehpan um über den Stand der Genforschung in der Kartoffelzucht dazu zu lernen. 2008 war zudem das Jahr der Kartoffel und wie es mit der Evolution in den Zeiten der Gentechnik weitergehet ist eine offene Frage. Also genug Gründe um nachzuschauen und zu berichten.

Dr Michael Reichmann, der die vergleichsweise kleine Genforschungsabteilung leitet, sowie sein Partner von der traditionellen Züchtungsforschung Oberrat Kellermann gaben in vier Stunden Colloquium mit Führung eine umfassende Einführung in die Arbeitsweisen der Züchtung und Genomanalyse.
Die Arbeitsgruppe Kartoffel hat in ihren Treibhäusern 120 Kreuzungsplätze an denen die Kartoffelpflanzen bis zu drei Meter Höhe „ins Kraut schießen“. Sie sollen möglichst viele Blüten und keine Knollen haben. Die Blüten werden dann von Hand bestäubt und die Samen aus den Früchten für die Anzuchtversuche mit Knollenbildung verwendet. Gegenwärtig werden rund 600 Kombinationen von Merkmalen der Kartoffel erprobt und rund 100 Stammlinien verfolgt.
Die Geschmackserprobung erfolgt in einem kleinen Labor mit fünf Kochplatten. Drei TESTER können täglich bis zu 60 Proben verkosten.
Für die Erzeugung von zufälligen Mutationen werden die Pflanzen radioaktiv bestrahlt und aus den Kindern werden dann erwünschenswerte Nachkommen für die Zuchtversuche ausgewählt. ( Grauenhafte Bilder von Mutationen beim Menschen und Tieren nach Tschernobyl finden sich bei Google: suche nach „Mutation tschernobyl“)
Seit den letzten 10 000 Jahren haben Menschen versucht, Pflanzen und Tiere zu domestizieren und das weltweite Bevölkerungswachstum wäre anders nicht möglich gewesen. Man nennt das heute Auslesezüchtung. Für die weitere Anwendung der traditionellen Methoden fehlt nun aber die Zeit, denn auch durch menschliche Eingriffe (Klimawandel) ändert sich die Ernährungsgrundlage derzeit dramtaisch und die Gesundheit vieler Nahrungspflanzen ist hoch gefährdet. ( vergl: Our Food is dying, Scientist, März 2006, http://www.highbeam.com/doc/1P3-1004084041.html , Potato and onion threats were also reported in the second half of 2005. These scourges are spreading and getting worse. Imagine breakfast without orange juice and cereal, lunch without tomatoes in our BLT sandwiches or on our pizzas, and dinner without ketchup on our fries or tomato sauce on our spaghetti, not to mention the demise of the bloody Mary. But joking aside, serious damage to the cassava or plantain crop in Africa or to the rice crop in Asia could lead to starvation or at the very least, severe malnutrition, leaving people open to infections that would more likely be fatal in their weakened state.

Rather than pouring more chemicals onto the problem, or having to leave fields unproductively fallow for years, gene sequencing of these pathogens should be expedited to allow more rapid identification of resistant strains of crops.

Jack Woodall is director of the Nucleus for the Investigation of Emerging Infectious Diseases in the Institute of Medical Biochemistry at the Federal University of Rio de Janeiro, Brazil. jwoodall@the-scientist.com” )
Auf die "Auslesezüchtung" folgte die Kreuzungszüchtung, deren Gesetze der Priester Georg Mendel ab 1900 erklärte. Es folgte die Hybridzüchtung die die "grüne Revolution" mit stark verbesserten Ernteerträgen ermöglihte http://de.wikipedia.org/wiki/Gr%C3%BCne_Revolution... Andererseits wurden hierdurch aber auch die riesigen Saatgut Konzerne ermöglicht und der hohe Bedarf an chemischem Dünger. Ab 1972 entwickelte sich dann die Biotechnologie, die auch als Mutationszüchtung bezeichnet wird. Hier erfolgt schon eine gezielte Veränderung der Gene. Ab 1983 begann dann die Gentechnologie, die auch als Präzisionszucht bezeichnet wird (grüne Gentechnik) Werden artfremde Gene eingefügt, so spricht man von transgenen Verfahren.

Am Beispiel der Kartoffel konnten wir die praktische Umsetzung in Weihenstephan kennenlernen. Mit diesen gezielten Eingriffen in das Genom tauchen auch Gefahren auf die bis heute noch nicht geklärt sind. Die politische und ethische Auseinandersetzung ist in vollem Gange. Do sog. Rote Gentechnik oder weiße Gentechnik wurde bei uns nur am Rande angesprochen.
Von den vier Methoden des gezielten Gentransfers von DNS Abschnitten in lebende Zellen ( Genfähre mit Bakterium, mechanische Einbringung, chemische Einbringung oder ballistischer Beschuss mit infizierten Nanopartikeln) wird bei der Landesanstalt in der Arbeitsgruppe Kartoffel nur die Genfähre benutzt. Dazu werden Bakterien aus isländischen Geysiren benutzt, die sich bei 72 Grad C besonders wohl fühlen. Mit ihrer Hilfe lässt sich die DNA in einer kleinen aber komplizierten Maschine (Bild) vervielfältigen. Die bekannte n DNS Bilder mit den schwarzen Streifen werden dann auf einer anderen unscheinbaren Maschine hergestellt. Ein Gel wird mit dem Schnipsel der Erbinformation infiziert und unter Strom gesetzt und wandert dann entsprechend seiner Größe von der Anode zur Katode. Unter UV Licht kann es dann mit einer Video Kamera sichtbar gemacht und damit nachgewiesen werden. Das Genom der Kartoffel ist inzwischen genauso wie das des Menschen entschlüsselt, aber natürlich in weiten Bereichen noch nicht voll verstanden.

Kartoffeln wurden bekanntlich schon seit Urzeiten von Menschen in Peru genutzt. Es gibt heute noch eine Vielzahl von Sorten, die wir gar nicht mehr als KARTOFFEL IN UNSEREM SINNE erkennen würden, denn wir kennen nur noch die moderne Kunstkartoffel. Die alten Formen werden aber in Genbanken auf Spitzbergen tiefgefroren aufbewahrt. Einige Linien werden aber auch für Forschungszwecke an der Landesanstalt LfL in Weihenstephan am Leben erhalten. „Weltweit bestanden 2007 ca 1400 staatlich kontrollierte öffentliche Saatgutbibliotheken die man als Genbanken der Kulturpflanzen bezeichnet. Der weltweit größte Tresor speziell für Samen und Pflanzgut von Nutzpflanzen, das Svalbard Global Seed Vault, entsteht derzeit in Longyearbyen auf Spitzbergen. Tief im permanent gefrorenen Fels der arktischen Insel, die nur etwa tausend Kilometer vom Nordpol entfernt liegt, soll künftig bei Permafrost Saatgut aus aller Welt sicher lagern, geschützt vor Naturkatastrophen, Epidemien oder gar einem Atomkrieg.“ http://de.wikipedia.org/wiki/Genbank
(In PERU wurde übrigens auch schon vor Jahrtausenden die Gefriertrocknung von Kartoffeln zur Konservierung erfunden. Dazu wurden der entwässerten Kartoffeln nachts auf den hohen Bergen der Anden ausgebreitet und schockgefroren. Dann wurden sie in natürlichen Gefrierschränken an Schattenplätzen aufbewahrt.)

Die Kartoffel hat auf ihrem Siegeszug um die Welt viele Veränderungen durchgemacht. Auch gegenwärtig zeigt sie sich sehr anpassungsfähig. Dazu ist von Vorteil, dass sie auf drei Weisen vermehrt werden kann: über den Samen, über die Knolle und über Stammzellen in jedem Blattansatz. Der Kartoffelverbrauch für Speisekartoffel geht derzeit in Deutschland zurück, aber die Anbauflächen für Industriekartoffeln ( für Stärkefabriken oder im Großraum München für Pfanni Kartoffelflocken ) steigt ständig. Für Anbausicherheit und hohe Erträge müssen die Pflanzen ganz bestimmte Dinge erfüllen und vieles wird davon heute genetisch beeinflusst. Da dieses dann wie ein Industrieprodukt patentiert werden kann, entsteht viel Kapital und Macht in der Hand weniger Konzerne. Öffentliche Forschung soll das mindestens kontrollieren und begleiten können. Es schafft aber auch viele Ängste.
Umschwung in Bayern:
Ähnlich wie in der Frage der Kinderkrippe, die von der CSU jahrzehntelang bekämpft wurde, hat sich nun auch in den Fragen der Gentechnik ein totaler Schwenk der bayerischen Politik ergeben. Neuerdings soll Bayern „gentechnikfrei“ werden.
Die Freisetzungsversuche auf Gut Roggenstein bei Eichenau sind jedenfalls erst einmal ausgesetzt. Wie es nun mit der „grünen Gentechnik“ in Bayern weiter gehen wird, ist offen. Die LfL in Weihenstephan hat jedenfalls schon einige bemerkenswerte Beiträge geliefert. So wurde eine Erhaltungszüchtung für das berühmte „Bamberger Hörnchen“ ermöglicht und eine Industriekartoffel (fast nur Stärke) erzeugt, die ohne Markergen antiobitikafrei ist, erzeugt. Die weitere Entwicklung unserer Nahrung muss auf allen Ebenen sorgfältig beobachtet werden.

Einige Aspekte führe ich hier noch an:
Qualität im Wandel – neue Entwicklungen in der EU
Zum 01.07.2009 wird eine Änderung der Vermarktungsnormen für Obst und Gemüse in Kraft treten. Die Gesetzeslage erlaubt eine Reduzierung der Normen auf die zehn wichtigsten Obst- und Gemüsearten sowie die Schaffung einer allgemeinen Rahmennorm für die verbleibenden Erzeugnisse. Damit werden viele Waren marktfähig, die beisher weggeworfen werden mussten.

Über die Biosicherheit der Kartoffel berichtet auch das Bundesministerium für Bildung und Forschung: http://www.biosicherheit.de

AMFLORA
Am 28.11. 2006 berichte Tina Baier in der SZ über die Gentechnik „Stärke für die Knolle“
Eine Industriekartoffel soll der grünen Gentechnik zum Durchbruch verhelfen: Amflora wurde speziell für die Stärkeindustrie entwickelt - zur Herstellung von Papier, als Oberflächenbeschichtung, zum Einsatz in der Textilindustrie.
Die LfL entwickelte eine neue technik, um