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: 319 (17 Länder)
USA 982, zahlreiche weitere Länder

Kartoffel Info

Kartoffeln werden weltweit von den gemäßigten Klimaregionen bis in die Subtropen angebaut. Die Ernte belief sich 2018 weltweit auf rund 368 Millionen Tonnen. Hauptanbauländer sind China, Russland, Indien, die Ukraine, die USA, Deutschland und Polen.

Kartoffel Anbauflächen weltweit 2018

Anbauflächen weltweit 2018. In China werden mit großem Abstand die meisten Kartoffeln angebaut.

Kartoffeln Pro-Kopf-Verbrauch Deutschland

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.

Neben der Verwendung als Lebensmittel wird Kartoffelstärke auch genutzt

  • als Nachwachsender Rohstoff (30 %) zur Herstellung von Kleb- und Schmierstoffen, Papier, Wellpappe und Verpackungen sowie Baustoffen
  • zur Energiegewinnung durch Umwandlung in Ethanol und Methan

Gentechnik

Beispiele Forschung und Entwicklung (Gentechnik, neue Züchtungsverfahren)

Resistenz gegen die 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 getestet 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 2015 zugelassen. In Kanada folgte die Zulassung 2017. Neben der Pilzresistenz besitzen diese Kartoffeln noch eine Reihe weiterer neuer Eigenschaften wie etwa eine reduzierte Acrylamid-Bildung beim Erhitzen (s. weiter unten). 2018 wurden diese gv-Kartoffeln (Innate 2. Generation) in den USA auf etwa 900 Hektar und in Kanada auf 40 Hektar angebaut.

Für eine phytophthora-resistente gv-Kartoffel (Fortuna) der Firma BASF Plant Science wurde 2011 in der EU ein Zulassungsantrag für den Anbau eingereicht. Auch bei dieser Kartoffel ging die Resistenz auf zwei eingeführte Gene aus Wildkartoffeln zurück. Der Antrag wurde 2013 jedoch von Seiten des Unternehmens gestoppt. Eine Markteinführung in Europa wird nicht mehr angestrebt.

Auch in einigen asiatischen Ländern (Indien, Bangladesch, Indonesien) und in Uganda wird an Kartoffeln gearbeitet, die resistent gegen die Kraut- und Knollenfäule sind. Ein oder mehrere Resistenzgene aus Wildkartoffeln wurden in jeweils lokal angepasste Sorten eingekreuzt.

Resistenzen gegen verschiede Viren: etwa gegen den Potato Virus Y (PVY) oder den Blattrollvirus (Leaf roll virus, PLRV), beide Auslöser von Pflanzenkrankheiten. In Argentinien wurde im Oktober 2015 eine gegen PVY resistente Kartoffel für den Anbau zugelassen.

Resistenz gegen Schädlinge wie den Kartoffelkäfer (durch Übertragung von Genen für Bt-Proteine) oder Kartoffelzystennematoden

Ende der 1990er Jahre wurden in den USA mehrere gv-Kartoffellinien mit Resistenzen gegen den Kartoffelkäfer für den Anbau zugelassenen. Einige der Kartoffeln waren zusätzlich resistent gegen das Blattrollvirus. Allerdings konnten die Kartoffeln (Markenname New Leaf) die Erwartungen der Landwirte nicht erfüllen. Außerdem wollten einige große verarbeitende Unternehmen die gv-Kartoffeln nicht abnehmen. Deshalb wurde der Anbau 2001 wieder eingestellt.

Verbesserte Anbaueigenschaften wie Trocken- und Kältetoleranz, Salztoleranz, Herbizidtoleranz, bessere Stickstoffverwertung

Acrylamid-reduzierte Kartoffeln. 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 wurde von der J.R. Simplot Company eine gv-Kartoffel auf den Markt gebracht, bei der durch Abschalten mehrerer Gene (RNAi-Technik) die Bildung von Asparagin sowie bestimmter Zucker reduziert wurde. Dadurch sollen Fritten oder Kartoffelchips mit weniger Acrylamid belastet sein. Außerdem wurden durch Abschalten eines weiteren Gens schwarze Druckstellen verringert. 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. 2018 betrug der Anbau in den USA etwa 800 Hektar, in Kanada 15 Hektar.

Modifikation der Stärke- bzw Zuckerzusammensetzung, um den Geschmack zu beeinflussen, das Braunwerden nach dem Anschneiden zu reduzieren, das Bräunungsverhalten beim Braten zu verbessern.

Geringerer Solaningehalt Solanin ist ein Alkaloid, das vor allem in Nachtschattengewächsen wie Tomaten und Kartoffeln gebildet wird und schwach giftig ist.

Inzwischen sind etliche Kartoffeln in der Entwicklung, bei denen mit Hilfe der neuen Genome Editing-Methoden wie TALENoder CRISPR/Cas die Produkteigenschaften verändert wurden, etwa Kartoffeln mit weniger schwarzen Druckstellen, verbesserter Lagerfähigkeit, weniger Braunwerden nach dem Anschneiden, geringerem Solaningehalt. Einige dieser genom-editerten Kartoffeln wurden von der US-Landwirtschaftsbehörde bereits als Nicht-GVO eingestuft und dürfen somit ohne Auflagen vermarktet werden.

Anreicherung mit gesundheitsfördernden Inhaltsstoffen etwa Beta-Carotin, einer Vorstufe von Vitamin A, oder Vitamin B6

Stärke-Kartoffel: 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.

Schon 2010 wurde eine solche gv-Stärkekartoffel der Firma BASF Plant Science mit dem Markennamen Amflora in der EU zugelassen und 2010 und 2011 in Tschechien, Schweden und Deutschland angebaut. 2012 stellte BASF die Vermarktung der Amflora-Kartoffel jedoch ein. 2013 wurde die Zulassung vom Europäischen Gerichtshof für unrechtmäßig erklärt.

Inzwischen ist es auch mit den neuen Genome Edting-Verfahren möglich, ein Gen im Biosyntheseweg von Amylose und Amylopektin gezielt auszuschalten, so dass nur noch Amylopektin gebildet wird. Mit herkömmlichen Methoden ist dies schwierig, da Kartoffeln einen vierfachen Chromosomensatz haben (tetraploid), d.h. von jedem Gen liegen vier Kopien vor. Das Auschalten aller vier Kopien eines Gens ist mit der Genome Editing-Methode CRISPR/Cas gezielt möglich. Die schwedische Firma Lyckeby Starch AB hat solche amylose-freien CRISPR-Kartoffeln entwickelt und für 2019 bis 2023 Freisetzungsversuche beantragt. Die erhoffte baldige Vermarktung ist allerdings in der EU vorerst nicht möglich, da die Kartoffeln die aufwändige und teure Gentechnik-Regulierung durchlaufen müssten.

Höherer Stärkegehalt: In Spanien wurden 2017 und 2019 Freisetzungen beantragt mit gentechnisch veränderten Kartoffeln, die mehr Stärke bilden. Das Ziel ist unter anderem biologisch abbaubaren Kunststoff zu gewinnen.

Grundlagenforschung: Veränderte Spaltöffnungdichte. 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

Die Karte zeigt, in welchen Ländern Freilandversuche durchgeführt wurden.

Freisetzungen Kartoffel auf einer größeren Karte anzeigen


Zulassungen

Zulassungen von gv-Pflanzen

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

Zulassungen Kartoffel auf einer größeren Karte anzeigen

Legende Karten Zulassung neu

Großes Foto oben: BASF Plant Science