Gerste

Landwirtschaft

Gerste (Hordeum vulgare) ist weltweit in den gemäßigten Klimaregionen verbreitet. Sie ist eine der ältesten Kulturpflanzen. 2009 betrug die Produktion weltweit über 150 Millionen Tonnen, die auf einer Fläche von etwa 54 Millionen Hektar angebaut wurden. Führend im Anbau sind Länder wie Russland, Australien, Ukraine und Kanada, in Europa Spanien, Deutschland und Frankreich. Gerste ist anspruchsloser als Weizen und kann unter unterschiedlichen Bedingungen wachsen.

Man unterscheidet Nackt- und Spelzgerste. Bei der Nacktgerste fällt die Spelze beim Dreschen ab. Bei der Spelzgerste ist sie am Korn festgewachsen. Das Korn muss daher geschält werden. Heute wird meist Spelzgerste angebaut, da diese ertragreicher ist.

Verwendung

Bei der Gerste unterscheidet man zweizeilige Sommergerste und mehrzeilige Gerste, meist Wintergerste. Zweizeilige Gerste wird hauptsächlich in der Brauerei verwendet, mehrzeilige Gerste in der Lebensmittelverarbeitung und als Futtermittel.

Gerste findet Verwendung als:

• Braugerste für Bier
• Gerstenmalz für Whiskey; Spirituosen
• Mehl in Mischbroten
• Getreidekaffee; Malz (angekeimte Gerstenkörner)

• Futtermittel

Energiepflanzen, nachwachsende Rohstoffe

• Stärkelieferant in der Industrie
• als Energiegetreide zur Kraftstoff- und Wärmeerzeugung (Bioethanol, Biomethan)

Gentechnik: Ziele bei Forschung und Entwicklung

Anbaueigenschaften

Resistenzen gegen Krankheitserreger

• Pilzresistenz v. a. gegen den Pilz Fusarium gramineum, dem Hauptverursacher von Ernteausfällen bei Getreidearten wie Gerste. Ein Pilzbefall kann außerdem zu einer Belastung des Getreides mit giftigen Mykotoxinen führen.

• Virusresistenz

Unkrautmanagement

• Herbizidtoleranz

Anpassung an Klima- und Standortfaktoren

• Dürre- und Kältetoleranz

• Salztoleranz

• Toleranz gegenüber erhöhtem Borgehalt im Boden

• Aluminiumtoleranz: In sauren Böden liegt Aluminium in einer für Pflanzen giftigen Form vor. Bei aluminiumtoleranten Pflanzen wurde ein Gen identifiziert, welches für die Abgabe von organischen Verbindungen über die Wurzeln verantwortlich ist. Diese neutralisieren das Aluminium. Australische und japanische Wissenschaftler erforschen dieses Merkmal zunächst in Gewächshausversuchen. Freilandversuche werden angestrebt.

Produkteigenschaften

Veränderung der Braueigenschaften

• In den USA ist eine Gerstensorte entwickelt worden, die aufgrund eines übertragenen Bakterien-Gens hitzestabile Glucanasen bildet. Diese Enzyme verbessern unter anderem die Verwertung der Gerste beim Brauprozess, indem sie Glucane, eine wichtige Stützsubstanz der Zellwände, abbauen und damit als Stärkequelle verwertbar machen. Der Abbau von Glucanen senkt zudem die Kosten für den Brauprozess, da die Glucane nicht mehr zu Verstopfungen von Filtern führen.

  Gleichzeitig erhöhen Glucanasen die Widerstandsfähigkeit der Gerste gegenüber Pilzen, da sie die Glucane in deren Zellwände abbauen.

• Möglich erscheint auch, die gersteneigenen Amylase-Aktivitäten zu verstärken oder zu optimieren. Amylasen bauen die in den Gerstenkörnern enthaltenen Stärke ab. Oft ist die natürliche Amylaseaktivität der Braugerste nicht stark genug, um die gesamte Stärke zu verwerten.

Veränderung der Futtermitteleigenschaften

• verbesserte Verdaulichkeit und Verwertung
  Glucanase-Gene werden auch zur Optimierung der Futterqualität in Gerste eingeführt. Da so die Gersten-Glucane abgebaut werden, kann diese gv-Gerste auch an Tiere verfüttert werden, die wie etwa Hühner aufgrund ihrer Enzymausstattung selbst nicht in der Lage sind, die langkettigen Glucane der Zellwänden abzubauen. Hühner, die mit Gerste gefüttert werden, bleiben normalerweise kleinwüchsig.

• Entwickelt wurde eine Gerste, die das Enzym Phytase produziert. Phytase spaltet bestimmte Phosphorverbindungen und erleichtert dadurch die Aufnahme von Phosphor aus der Nahrung.

Veränderung der Lebensmitteleigenschaften

• Proteinzusammensetzung (Bildung von Albumin)

• Bildung des Süßstoffes Thaumatin

Nachwachsende Rohstoffe

Produktion von pharmazeutischen Wirkstoffen

• Molecular Pharming: Nutzung von gentechnisch veränderter Gerste als System zur Produktion von Arzneimittelwirkstoffen.

Pflanzenentwicklung

• verbesserte Stickstoffverwertung

• Toleranz gegenüber geringem Phosphorgehalt im Boden

• Erhöhte Aufnahme von Zink aus dem Boden

Freilandversuche mit gv-Gerste