Zitrusfrüchte (Orangen, Zitronen, Mandarinen, Grapefruit, Pampelmuse)

Bis auf einige Ausnahmen sind alle Zitrusgewächse frostempfindlich und ertragen nur wenige Minusgrade. Sie werden in gemäßigten und subtropischen Klimaregionen angebaut, so u. a. in den USA, Südamerika, Südafrika, Australien und den Mittelmeerländern. Am häufigsten angebaut werden Orangen, es folgen Mandarinen, Clementinen, Zitronen und Grapefruits. Verluste durch Schaderreger und Unkräuter werden auf 20 Prozent des potenziellen Ernteertrages geschätzt.

Alle Zitruspflanzen (Citrus spp.) können sich unter natürlichen Bedingungen miteinander kreuzen. Dadurch ist eine große Vielzahl an Arten und Varianten entstanden.

Die meisten Zitrusfrüchte werden roh verzehrt oder verarbeitet zu Saft, Obstkonserven, Fruchtzubereitungen und Marmelade.

Beispiele Forschung und Entwicklung (Gentechnik, neue Züchtungsverfahren)

Resistenz gegen Citrus Greening. Große Schäden beim Anbau von Zitrusfrüchten verursacht ein Bakterium (Liberibacter), das durch Blattflöhe verbreitet wird und eine als Citrus Greening bezeichnete Krankheit auslöst. Bei infizierten Zitrusbäumen ist der Transport von Nährstoffen beeinträchtigt. Dadurch bleiben die Früchte klein und unreif. Die Züchtung resistenter Bäume ist bisher nicht gelungen, da man im Genpool der Zitrusfrüchte keine gegen Liberibacter wirksamen Resistenzgene gefunden hat.

Auf Initiative der US-Orangen-Anbauer wird derzeit mit molekularbiologischen Verfahren intensiv an neuen Lösungen gegen Citrus Greening gearbeitet. Man versucht Mechanismen, mit denen sich andere Organismen gegen Bakterien wehren, auch für Zitruspflanzen zu nutzen.

Ein Ansatz ist es, Zitruspflanzen gentechnisch so zu verändern, dass sie einen Eiweißbaustein (Peptid) bilden, der die Zellwände der Bakterien zerstört. Andere Forschergruppen haben in verschiedenen Pflanzenarten nach Genen gesucht, die gegen ähnliche Bakterienkrankheiten gerichtet sind und auch Orangenbäume gegen Citrus Greening schützen könnten.

Ergebnisse aus Freilandversuchen mit Orangenbäumen, in die Gene aus Spinat übertragen wurden, sind vielversprechend. Eine mögliche Markteinführung ist aber noch Jahre entfernt. Selbst in den USA bestehen Zweifel, ob die Konsumenten gentechnisch veränderte Orangen oder den daraus hergestellten Saft akzeptieren werden. Deshalb hat ein Forschungsteam aus Texas einen harmlosen Stamm eines Virus‘ (Citrus tristeza virus), das Zitrusfrüchte befällt, mit dem Spinatgen ausgestattet. Zitrus-Stecklinge wurden dann mit den gv-Viren infiziert. Die Orangenpflanzen selber enthalten keine fremde DNA. Die Spinatgene in den Viren werden in den Pflanzen direkt in antibakterielle Proteine umgesetzt, welche das Citrus Greening-Bakterium angreifen und den Ausbruch der Krankheit verhindern. Unter eingegrenzten freilandähnlichen Bedingungen wurde der Ansatz bereits erfolgreich getestet.

Da die Krankheit durch den Zitrusblattfloh übertragen wird, beruht ein weiterer Ansatz darauf, die Insekten mit Hilfe eines viralen Vektors zu bekämpfen. Auch hierbei werden Citrus tristeza Viren gentechnisch verändert und zwar so, dass sie die Aktivität eines Gens in den Insekten blockieren (RNAi), wenn diese die virale Erbinformation aufnehmen. Die Viren besiedeln die Nährstoffleitbahnen der Citrus-Pflanzen, an denen die Zitrusblattflöhe saugen. Die Blockade des Gens führt zu verkürzten Flügeln. Die Flugunfähigkeit der Insekten soll die Übertragung von Citrus Greening begrenzen.

Zur Bekämpfung von Citrus Greening wird inzwischen auch mit der neuen Methode CRISPR/Cas gearbeitet. Damit können etwa bestimmte Genbereiche, an die das Bakterium in der Pflanze „andockt“, ausgeschaltet oder verändert werden.

Wissenschaftler der Universität Florida fanden heraus, dass ein bestimmtes Gen (NPR1) eine wichtige Rolle beim Schutz der Pflanze vor Infektionen spielt. Dieses Gen ist auch in Zitruspflanzen vorhanden, seine Aktivität wird aber durch andere Gene unterdrückt. Diese regulatorischen Gene sollen nun mit der Gen-Schere CRISPR/Cas so verändert werden, dass sie das NPR1-Gen nicht mehr in seiner Wirkung hemmen.

Auch zur Bekämpfung von Zitruskrebs, der durch das Bakterium Xanthonomas citri ausgelöst wird, wird CRISPR/Cas eingesetzt. So haben Wissenschaftler der Universität Florida in Orangen ein Gen stillgelegt, das Zitrusbäume anfällig für Zitruskrebs macht. Die Orangenbäume wurden bereits von der US-Landwirtschaftsbehörde als Nicht-GVO eingestuft (Am I regulated process).

Resistenz gegen Viren. Argentinische Wissenschaftler haben mit Hilfe der RNAi-Methode in Orangenpflanzen (Citrus sinensis) eine Resistenz gegen das Citrus psorosis Virus erreicht.

Resistenz gegen Blattläuse durch Übertragung von Lektin-Genen aus Schneeglöckchen; Lektine sind natürliche Abwehrstoffe der Pflanzen gegen Insekten.

Weniger Bitterstoffe bei Grapefruits. Der bittere Geschmack in Grapefruits ist auf drei verschiedene Inhaltsstoffe zurückzuführen. Gerade Kinder mögen diesen Geschmack nicht. Ein israelisches Forschungsteam hat mit CRISPR/Cas ein Enzym ausgeschaltet, das an der Bildung dieser Inhaltsstoffe beteiligt ist. In Blättern von geneditierten Grapefruitbäumen waren die Bitterstoffe nicht enthalten. Bis die Bäume Früchte tragen, dauert es noch, aber man hofft, dass auch den Früchten diese Inhaltsstoffe fehlen und sie nicht bitter schmecken. Andere Forschungsteams arbeiten an ähnlichen Ansätzen.