Kartoffel

Landwirtschaft

Kartoffeln werden weltweit von den gemäßigten Klimaregionen bis in die Subtropen angebaut. Die Ernte belief sich 2010 weltweit auf 322 Millionen Tonnen. Hauptanbauländer sind China, Russland, Indien, die Ukraine, die USA, Deutschland und Polen.

Verwendung

In Deutschland gelangt weniger als die Hälfte der Kartoffeln direkt oder verarbeitet auf den Tisch, etwa zwanzig Prozent gehen in die Stärkeindustrie.

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: Ziele bei Forschung und Entwicklung

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

Anbaueigenschaften

Resistenzen gegen Krankheitserreger

• 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.
  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 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). Seit 2009 werden diese Kartoffeln im Freiland gestestet.

• Virusresistenz, etwa gegen den Potato Virus Y (PVY) oder den Balltrollvirus (Leaf roll virus, PLRV), beide Auslöser von Pflanzenkrankheiten.
  In Argentinien soll eine virusresistente Kartoffel zugelassen werden.

• Bakterienresistenz gegen Knollennassfäule und Schwarzbeinigkeit

Resistenzen gegen Schädlinge

• 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 Kolumbien sollen in den letzen Jahren Freisetzungsversuche mit gv-Kartoffeln mit einer Resistenz gegen eine Mottenart durchgeführt worden sein. Die Markeinführung soll angestrebt werden.

• Nematodenresistenz gegen Kartoffelzystennematoden

Unkrautmanagement

• Herbizidtoleranz gegen den Wirkstoff Glyphosat

Anpassung an Klima- und Standortfaktoren

• Dürre- und Kältetoleranz

• Salztoleranz

Produkteigenschaften

Veränderte Zusammensetzung der Inhaltsstoffe

• 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 eines Gens weniger Asparagin gebildet wird. Dadurch sollen Fritten oder Kartoffelchips mit weniger Acrylamid belastet sein. Der Zulassungsantrag für diese Kartoffel wurde im Juli 2011 in den USA eingereicht.

• 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

• Zeaxanthin, ein Carotinoid, das einer Augennetzhaut-Degeneration vorbeugen soll

• Fruktane bzw. Inuline (funktionelle Lebensmittel)

• Erhöhter Anteil an Beta-Carotin, einer Vorstufe von Vitamin A

Nachwachsende Rohstoffe

Veränderte Zusammensetzung der Inhaltsstoffe

• 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. 2012 stellte BASF die Vermarktung der Amflora-Kartoffel jedoch ein.

• 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 mit gv-Kartoffeln

Nutzung von gv-Kartoffeln

Zulassungen EU
	zum Anbau	als Lebens-/ Futtermittel
Antrag	3	3
Zulassung	1	1
Merkmale	veränderte Stärkezusammensetzung, Phytophthora-Resistenz
Zulassungen weltweit
	zum Anbau	als Lebens- / Futtermittel
Kanada	5	5
USA	4	4
Japan		4
Korea		4
Philippinen		3
Australien		3
Mexiko		3
Russland		2
Neuseeland		2
Merkmale	Insektenresistenz, Virusresistenz
Gezählt werden jeweils verschiedene gv-Kartoffel-Linien (Events).
Anbau
EU	2010 wurde die Stärke-Kartoffel Amflora in Tschechien (150 ha), in Schweden (80 ha) und in Deutschland (15 ha) angebaut, 2011 in Schweden (15 ha) und Deutschland (2 ha). - Anfang 2012 stellte BASF Plant Science die weitere Vermarktung ein.
USA	1999 wurden in den USA auf etwa 25.000 ha gentechnisch veränderte Kartoffeln mit Resistenzen gegen Insekten und Viren angebaut. 2001 wurde der Anbau eingestellt.
Weitere Länder	Kanada, Rumänien 1999. Anbau wurde nicht fortgeführt.