Kartoffelknollen Amflora

Kartoffel

Anbau-Zulassungen USA (1994-1999, 2014, 2015, 2016), Kanada,
Argentinien (2015)
Anbau USA (1999-2001, seit 2015), Kanada, Rumänien (1999)
Forschungsschwerpunkte Pilzresistenz, Virusresistenz, veränderte Inhaltsstoffe
Freilandversuche EU: 316 (17 Länder)
USA: 979, zahlreiche weitere Länder

Kartoffel Info

Kartoffeln werden weltweit von den gemäßigten Klimaregionen bis in die Subtropen angebaut. Die Ernte belief sich 2016 weltweit auf rund 377 Millionen Tonnen. Hauptanbauländer sind China, Russland, Indien, die Ukraine, die USA, Deutschland und Polen.

Kartoffel: anbauflächen weltweit 2016

Anbauflächen weltweit 2016. In China werden mit großem Abstand die meisten Kartoffeln angebaut.

Kartoffel, Pro-Kopf-Verbrauch von Speisekartoffeln bis 2015

Weniger Appetit auf Kartoffeln: Jeder Deutsche verzehrt heute nur noch ein Drittel so viele Speisekartoffeln wie 1950, und davon die Hälfte in Form verarbeiteter Produkte.

In Deutschland gelangen etwa 55 Prozent der Kartoffeln direkt oder verarbeitet auf den Tisch, 17 Prozent gehen in die Stärkeindustrie.

Der Verzehr von Kartoffeln geht in Deutschland seit Langem zurück. Um 1900 verspeiste jeder Deutsche durchschnittlich 285 Kilogramm im Jahr, heute nur noch etwa 50; davon mehr als die Hälfte industriell verarbeitete Produkte wie Püree, Pommes frites, Chips, Snacks, Fertiggerichte.

Kartoffelstärke ist die Basis für unzählige Lebensmittelzutaten (Verdickungs- und Bindemittel) und Grundstoff für den Prozess der Stärkeverzuckerung, aus dem zahlreiche Zutaten und Zusatzstoffe hervorgehen.

Nachwachsende Rohstoffe, Energiepflanzen: Etwa 30 Prozent der Stärke werden im Non-Food-Bereich verarbeitet vor allem zu Kleb- und Schmierstoffen, in der Papier- und Wellpappeherstellung, als Verpackungen und zu Baustoffen.

Kartoffelstärke kann durch Umwandlung in Ethanol und Methan auch zur Energiegewinnung genutzt werden.


Gentechnik

Gentechnik: Ziele bei Forschung und Entwicklung

Das Genom der Kartoffel wurde inzwischen vollständig sequenziert. Damit eröffnen sich neue Möglichkeiten für eine molekularbiologisch ausgerichtete Pflanzenzüchtung.

Anbaueigenschaften:

  • Pilzresistenz: vor allem gegen den Erreger der Kraut- und Knollenfäule (Phytophthora infestans). Dieser Pilz verursacht Ernteausfälle von etwa 20 Prozent und ist nur schwer zu bekämpfen. In der Regel werden dagegen chemische und andere Pflanzenschutzmittel (Fungizide) eingesetzt.

    An der Universität Wageningen in den Niederlanden wurden phytophthora-resistente gv-Kartoffel durch Übertragung von Genen aus Wildkartoffeln entwickelt. Die eingeführten Gene und Genelemente stammen ausschließlich aus dem Genpool der Kartoffel (cisgen). Die cisgenen Kartoffeln wurden über mehrere Jahre im Freiland gestestet und zeigten eine hohe Resistenz - insbesondere dann, wenn mehrere Resistenzgene kombiniert wurden.

    In den USA hat ein Unternehmen (J.R. Simplot Company) in Zusammenarbeit mit europäischen Forschungsreinrichtungen ebenfalls eine cisgene Kartoffel mit Phytophthora-Resistenz entwickelt. Eine erste Kartoffellinie mit dieser Eigenschaft wurde im September 2015 zugelassen (Innate W8), zwei weitere Linien im Oktober 2016 (X17, Y9). In Kanada folgte die Zulassung im Juli 2017. Neben der Pilzresistenz besitzen diese Kartoffeln noch eine Reihe weiterer neuer Eigenschaften wie etwa eine reduzierte Acrylamid-Bildung beim Erhitzen (s. Produkteigenschaften)

    Auch die Firma BASF Plant Science hat eine phytophthora-resistente gv-Kartoffel (Fortuna) entwickelt. Die Resistenz geht auf zwei Gene aus Wildkartoffeln zurück, die gentechnisch auf eine Kultursorte übertragen wurden. Die EU-Zulassung für Anbau und Verwendung als Lebens- und Futtermittel wurde beantragt, 2013 jedoch von Seiten des Unternehmens gestoppt. Eine Markteinführung in Europa wird nicht mehr angestrebt.

    Auch in einigen asiatischen Ländern (Indien, Bangladesch, Indonesien) sowie in Uganda wird an Kartoffeln gearbeitet, die resistent gegen die Kraut- und Knollenfäule sind. Hierbei wird eine in den USA entwickelte transgene Kartoffel (Katahdin) genutzt, die ein Resistenzgen aus einer mexikanischen Wildkartoffel enthält. Die Resistenz wurde in jeweils lokal angepasste Sorten eingekreuzt. Ende 2016 wurde in Bangladesch die Anbauzulassung für eine solche gv-Kartoffel (BARI Potato-8, Diamond) beantragt.
  • Virusresistenz, etwa gegen den Potato Virus Y (PVY) oder den Balltrollvirus (Leaf roll virus, PLRV), beide Auslöser von Pflanzenkrankheiten. In Argentinien wurde im Oktober 2015 eine gegen PVY resistente Kartoffel für den Anbau zugelassen. In Australien wurde 2017 eine Freisetzung mit virusresistenten Kartoffeln (Potato Virus X) genehmigt.
  • Bakterienresistenz gegen Knollennassfäule und Schwarzbeinigkeit. In den USA liegt ein Zulassungsantrag für Kartoffeln mit Resistenz gegen Schwarzbeinigkeit vor.
  • Insektenresistenz: z.B. gegen den Colorado- oder Kartoffelkäfer, durch Übertragung von Genen für Bt-Proteine

    Nach der Zulassung mehrerer gv-Kartoffellinien mit Resistenzen gegen Viren und Schädlinge wurde ihr Anbau in den USA 2001 eingestellt. Die Kartoffeln (Markenname New Leaf) konnten die Erwartungen der Landwirte nicht erfüllen. Außerdem wollten einige große verarbeitende Unternehmen die gv-Kartoffeln nicht abnehmen. In den USA und Südafrika gibt es Freisetzungsversuche mit gv-Kartoffeln, die gegen die Kartoffelmotte resistent sind, auch in Kolumbien sollen solche Kartoffeln im Freiland gestestet werden. Peru hat eine eigene Bt-Kartoffel zur Bekämpfung der Kartoffelmotte entwickelt, die aber von einer Zulassung noch weit entfernt ist.
  • Nematodenresistenz gegen Kartoffelzystennematoden
  • Herbizidtoleranz gegen den Wirkstoff Glyphosat
  • Trocken- und Kältetoleranz
  • Salztoleranz
  • bessere Stickstoffverwertung

Produkteigenschaften

  • Acrylamid-reduzierte Kartoffel: Das potenziell krebsauslösende Acrylamid entsteht bei Brat- und Bräunungsvorgängen von Kartoffelprodukten unter sehr hohen Temperaturen. Asparagin, eine Aminosäure, ist an der Acrylamid-Bildung beteiligt. In den USA ist eine gv-Kartoffel entwickelt worden, bei der durch Abschalten mehrerer Gene durch die RNAi-Technik die Bildung von Asparagin sowie bestimmter Zucker reduziert wird. Dadurch sollen Fritten oder Kartoffelchips mit weniger Acrylamid belastet sein. Außerdem wird durch Abschalten eines weiteren Gens die Bräunung an verletzten oder Druckstellen verhindert. Verschiedene Events dieser Kartoffel (Innate-Kartoffel 1. Generation) wurden im November 2014 in den USA und im März 2016 in Kanada für den Anbau zugelassen.
  • Kohlenhydratstoffwechsel: Modifikation der kartoffeleigenen Zusammensetzung von Stärke oder Zuckern, um den Geschmack zu beeinflussen bzw. die Braunfleckigkeit zu reduzieren und das Bräunungsverhalten beim Braten zu verbessern.
  • Höherer Proteingehalt: In Indien wurde einer Kartoffel ein Gen aus der Pflanze Amaranth eingefügt und damit erreicht, dass die Kartoffelknollen einen bis zu 60 Prozent höheren Proteingehalt haben und mehr essentielle Aminosäuren enthalten.
  • Geringerer Solaningehalt. Solanin ist ein Alkaloid, das vor allem in Nachtschattengewächsen wie Tomaten und Kartoffeln gebildet wird und schwach giftig ist.

Anreicherung mit gesundheitsfördernden Inhaltsstoffen, etwa

Nachwachsende Rohstoffe

  • Die Kartoffel bildet Stärke in zwei verschiedenen Formen: Amylose und Amylopektin. Die Stärkeindustrie benötigt je nach Verwendungszweck entweder Amylose- oder Amylopektinstärke. Für viele industrielle Anwendungen (z.B. Grundstoff für Folien, Kleister, Verpackung), aber auch für bestimmte Stärkezutaten ist vor allem die Amylopektinstärke von Interesse. Mit Hilfe der Gentechnik sind Kartoffeln erzeugt worden, die ausschließlich Amylopektin enthalten. Die Trennung der beiden Stärketypen, die heute in einem aufwändigen Verfahren durchgeführt werden muss, könnte entfallen.

    BASF Plant Science hat mehrere solcher Stärkekartoffeln entwickelt. Eine davon (Amflora) wurde 2010 in der EU zugelassen und 2010 und 2011 in Tschechien, Schweden, Deutschland angebaut. 2012 stellte BASF die Vermarktung der Amflora-Kartoffel jedoch ein. 2013 wurde die Zulassung vom Europäischen Gerichtshof für unrechtmäßig erklärt.

    Inzwischen möchte man mit Genome Edting-Verfahren ein Gen im Biosyntheseweg von Amylose und Amylopektin gezielt ausschalten, so dass nur noch Amylopektin gebildet wird. Mit herkömmlichen Methoden war dies bisher sehr schwierig, da Kartoffeln einen vierfachen Chromosomensatz haben (tetraploid), d.h. von jedem Gen liegen vier Kopien vor. Dass das Auschalten aller vier Kopien eines Gens mit der Genome Editing-Methode CRISPR/Cas prinzipiell möglich ist, konnte bereits gezeigt werden.
  • Höherer Stärkegehalt: Die staatliche Universität Navarra (Spanien) beantragte 2015 eine Freisetzung mit gentechnisch veränderten Kartoffeln, die im Gewächshaus mehr Stärke und weniger Zucker bildeten bei gleich bleibendem Ertrag. In die gv-Kartoffeln war ein Gen aus Kartoffel mit dem Antisense-Verfahren eingebracht worden.
  • Produktion von Cyanophycin in Kartoffelknollen zur Herstellung des biologisch abbaubaren Kunststoffs Polyaspartat

Produktion von pharmazeutischen Wirkstoffen

  • Molecular Pharming: Nutzung von gentechnisch veränderten Kartoffeln als System zur Produktion von Arzneimittelwirkstoffen bzw. Impfstoffen

Grundlagenforschung

  • Das Max-Planck-Institut für molekulare Pflanzenphysiologie in Golm forscht an Kartoffeln mit veränderter Spaltöffnungsdichte. Über Spaltöffnungen findet bei Pflanzen der Gasaustausch statt, der einen begrenzenden Faktor für den Stoffwechsel darstellt. In Freisetzungsversuchen wurde untersucht, unter welchen Bedingungen eine erhöhte Spaltöffnungsdichte die Stärkeproduktion und das Knollenwachstum steigert.

Freilandversuche

Freilandversuche mit gv-Pflanzen

Anzahl der Freisetzungsanträge in der EU seit 1989: 316

in den USA seit 1989: 979

Die Karte zeigt, in welchen Ländern Freilandversuche durchgeführt wurden.

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Zulassungen

Zulassungen von gv-Pflanzen

Weltweit sind etwa 30 Events gentechnisch veränderter Kartoffeln zugelassen, in den einzelnen Ländern unterschiedlich viele.

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Legende Karten Zulassung

Großes Foto oben: BASF Plant Science