Essbare Baumwolle
Mit Hilfe des gentechnischen Verfahrens der RNA-Interferenz wird aus giftigen Baumwollsamen ein proteinreiches Nahrungsmittel - geeignet etwa für Bauern in der Dritte Welt, die so auch überschüssige Samen nutzen könnten.
- Katherine Bourzac
Wissenschaftlern an der Texas A&M University ist es gelungen, die Menge des in Baumwolle natürlich vorkommenden Giftstoffes Gossypol selektiv zu reduzieren, der die Pflanze für Menschen ungenießbar macht. Danach sind die proteinreichen Samen der Baumwolle essbar, was sie womöglich zu einer interessanten neuen Nahrungsquelle machen könnte.
Keerti Rathore, außerordentlicher Professor am Institut für Pflanzengenetik und Biotechnologie der Universität, nutzte dabei die so genannte RNA-Interferenz (RNAi), mit der bestimmte Gene "ausgeknockt" werden können. Dabei wird ein Gen eingeführt, dessen doppelsträngige RNA-Sequenz stark dem zu bearbeitenden ähnelt. Die Präsenz dieser RNA führt dann dazu, dass die vorhandene Boten-RNA des Zielgenes zerstört wird - es wird ausgeschaltet.
Bei der Baumwolle konstruierte Rathore eine RNA, die ein Gen ausschalten kann, das für ein Enzym verantwortlich ist, das wiederum die Biosynthese des giftigen Pigmentstoffes Gossypol anregt. Rathore ging dabei speziell das Samengewebe von Baumwollpflanzen an - in anderen Bereichen der Pflanze wirkt der Genhemmer nicht. Denn Gossypol wird in nahezu allen Bereichen von Baumwollpflanzen gebildet - es schützt die Pflanze vor Insekten, Pilz- und Bakterieninfektionen.
"Dies ist ein gelungenes Beispiel für die Nützlichkeit der RNAi-Technologie, um die Fruchtqualität einer Pflanze zu verbessern. Giftige und gesundheitsschädliche Anteile werden herausgenommen", meint Professor Richard Jorgensen, Pflanzenwissenschaftler an der University of Arizona. Er selbst konnte das Ausschalten eines Gens auf diese Weise bereits 1990 bei Petunien feststellen.
Tiere mit mehreren Mägen, beispielsweise Kühe, können Baumwollsamen verdauen. Gossypol ist allerdings ein Herz- und Lebergiftstoff, der bei Menschen und anderen Tieren wie Geflügel wirkt. "Wenn Sie einem Huhn eine Diät aus Baumwollsamen servieren, wird es innerhalb von einer Woche sterben", erklärt Rathore.
Bei der Produktion von einem US-Pfund Baumwollfasern werden gleichzeitig 1,6 Pfund Baumwollsamen produziert. Diese sind potenziell sehr nahrhaft: 23 Prozent davon besteht aus qualitativ hochwertigem Protein. Viele dieser Samen werden einfach weggeworfen oder Kühen als Nahrung gegeben, weil nur ein Teil zur Neubepflanzung notwendig ist. Essbare Baumwollsamen könnten sich daher etwa in der Dritten Welt als nützlich erweisen: Dort pflanzen Bauern auf Flächen von unter einem Hektar Größe Baumwolle an, können sie aber derzeit nicht gleichzeitig als Nahrungsmittel gebrauchen.
Baumwollpflanzen sind darüber hinaus nicht die einzigen Kandidaten für derartige Veränderungen, wie Gentechnik-Expertin Jodi Forscher vom US-Agrarministerium meint. "Die RNAi könnte bei anderen Feldfrüchten sogar noch wichtiger sein. Es gibt viele Sorten mit giftigen Anteilen."
Traditionelle Zuchtmethoden reichen nicht aus, um Giftstoffe wie Gossypol vollständig zu eliminieren, weil die Pflanzen dabei schutzlos würden. 1954 entdeckten Forscher eine Baumwollpflanze, die kein Gossypol erzeugte. Sie wurde 1960 mit der regulären Landwirtschaftsvariante gekreuzt. Die Samen konnten geröstet und wie Nüsse gegessen werden. Vermischt mit Mehl wurde daraus ein proteinreiches Brot. "Die Farmer entdeckten aber, dass die Pflanzen von Insekten geradezu vernichtet wurden und wollten sie nicht anbauen", erklärt Rathore.
Der Vorteil seines RNAi-Ansatzes ist deshalb die Zielgenauigkeit. Hier werden nur die Samen nahezu giftfrei, während der Rest der Pflanze ganz normales Gossypol bildet, was Insekten weiterhin abwehrt. Die nächsten beiden Generationen der Pflanze hätten die gleichen Eigenschaften, sagt Rathore.
Abhaya Dandekar, Professor für Obstbaukunde an der University of California-Davis, hält die RNAi-Technik ebenfalls für breit einsetzbar. "Die einzige Frage, die sich stellt, ist die Stabilität der Veränderung in der landwirtschaftlichen Produktion." Umweltbedingungen und Viren könnten die Genausschaltung beeinflussen, sagt der Experte, der selbst mit transgenen Pflanzen arbeitet.
Jodi Scheffler vom US-Agrarministerium sieht da noch eine ganz andere Herausforderung, bevor essbare Baumwollpflanzen in der Landwirtschaft angebaut werden könnten. Die Versuchszüchtungen, mit denen Rathore Forschung betrieb, sind nämlich nicht die Standardpflanzen aus dem landwirtschaftlichen Anbau. Erst traditionelle Kreuzungsmethoden sollen ihre Eigenschaften übertragen. Rathore muss deshalb als nächstes testen, wie stabil seine RNAi-Methode tatsächlich ist.
Übersetzung: Ben Schwan. (nbo)
