Landwirtschaft

Kartoffeln werden weltweit von den gemäßigten Klimaregionen bis in die Subtropen angebaut. 2008 wurde in 160 Ländern insgesamt 314 Millionen Tonnen Kartoffeln geerntet. Über die Hälfte der Weltproduktion entfiel auf China, Russland, Indien, die Ukraine, die USA, Deutschland und Polen.

Verwendung

In Deutschland gelangt etwas über die Hälfte der Kartoffelernte direkt oder verarbeitet auf dem Tisch, nur knapp fünf Prozent werden an Nutztiere verfüttert und etwa ein Drittel geht in die Stärkeindustrie.

Lebensmittel und Zutaten:

Der Verzehr an Kartoffeln geht in Deutschland seit langem zurück. Um 1900 verspeiste jeder Deutsche durchschnittlich 285 kg im Jahr, heute sind es nur noch knapp 70 kg im Jahr; davon sind etwa 45 Prozent industriell verarbeitete Produkte:

• 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

• 40 Prozent der Stärke wird 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

Anbaueigenschaften

Resistenzen gegen Krankheitserreger

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

• Virusresistenz

• Bakterienresistenz gegen Knollennassfäule und Schwarzbeinigkeit.

Resistenzen gegen Schädlinge

• Insektenresistenz: z.B. gegen den Colorado- oder Kartoffelkäfer, durch Übertragung von Genen für Bt‑Toxine oder pflanzliche Abwehrstoffe (z.B. Lektine).

• Nematodenresistenz gegen Kartoffelzystennematoden

Unkrautmanagement

• Herbizidtoleranz gegen den Wirkstoff Glyphosat

Anpassung an Klima- und Standortfaktoren

• Dürre- und Kälteresistenz

• Salztoleranz

Produkteigenschaften

Veränderte Zusammensetzung der Inhaltsstoffe

• Kohlenhydratstoffwechsel: Modifikation der kartoffeleigenen Zusammensetzung von Stärke oder Zuckern, um den Geschmack zu beeinflussen bzw. die Braunfleckigkeit zu reduzieren und beim Braten das Bräunungsverhalten zu verbessern.

Anreicherung mit gesundheitsfördernden Inhaltsstoffen, etwa

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

• Fruktane bzw. Inuline (funktionelle Lebensmittel)

• Lysin, eine für den Menschen essentielle Aminosäure

• Beta-Carotin, eine Vorstufe von Vitamin A

Nachwachsende Rohstoffe

Veränderte Zusammensetzung der Inhaltsstoffe

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

• Produktion von Cyanophycin in Kartoffelknollen zur Herstellung des biologisch abbaubaren Kunststoffs Polyaspartat. Cyanophycin ist ein Speicherprotein, das von bestimmten Bakterien, den Cyanobakterien gebildet wird.

Produktion von pharmazeutischen Wirkstoffen

• Molecular Pharming: Nutzung von gentechnisch veränderten Kartoffeln als System zur Produktion von Arzneimittelwirkstoffen bzw. Impfstoffen; bisher nur experimentelle Forschung.

Grundlagenforschung

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

Freilandversuche mit gv-Kartoffeln

Nutzung von gv-Kartoffeln