Kaffee

Kaffee

Forschungsschwerpunkte Koffeinreduktion, Anpassung an Klimawandel, Insektenresistenz
Freilandversuche EU: 1 (Frankreich, 1998)
USA: 3 (1999)
Indien, Französisch-Guyana

Kaffee, eine ursprünglich aus Äthiopien stammende Pflanze, wird heute meist in tropischen und subtropischen Regionen kultiviert. Das wichtigste Erzeugerland ist Brasilien vor Vietnam und Kolumbien. 70 Prozent des Kaffees stammt aus kleinbäuerlichen Betrieben.

Von großer kommerzieller Bedeutung sind zwei Kaffeesorten: Arabica (Coffea arabica), eine empfindlichere Sorte höherer Lagen, und Robusta (Coffea canephora), eine widerstandsfähige Sorte aus Zentralafrika, die gut in tropischem Klima wächst. Während Arabica einen geschmacklich ausgewogenen Kaffee liefert, ist Robusta bitterer und wird vor allem für Instantkaffee verwendet. Rund 60 Prozent der Welt-Kaffeeerzeugung entfällt auf Arabica-Sorten, 40 Prozent auf Robusta. Hinzu kommen kleinere Mengen exotischer Sorten.

Beispiele Forschung und Entwicklung (Gentechnik, neue Züchtungsverfahren)

Senkung des Koffeingehalts. Manche Menschen möchten ihren Kaffee ohne Koffein trinken. Aber bei den heutigen Verfahren zur Entkoffeinierung gehen auch viele erwünschte Geschmacksstoffe verloren. Besser wäre es, wenn in der Kaffeebohne erst gar kein Koffein entstünde. Einige Forschergruppen arbeiten daran, solche Kaffeesorten zu entwickeln. Dabei versuchen sie, das Gen zu blockieren, welches für die Koffeinbildung verantwortlich ist. Noch ist fraglich, ob es jemals zu marktreifen Produkten kommen wird.

Das Startup-Unternehmen Tropic Biosciences in Großbritannien hat mit Hilfe von Genome Editing eine Kaffeesorte entwickelt, die koffeinreduzierte Bohnen liefert. Den Forschern ist es gelungen, mit CRISPR/Cas die Gene auszuschalten, die für die Koffeinproduktion in den Bohnen verantwortlich sind. Der Kaffee aus den editierten Kaffeebohnen soll besser schmecken, bessere Inhaltsstoffe enthalten und weniger kosten als herkömmlicher entkoffeinierter Kaffee.

Mit der RNAi-Technologie ist es Forschern in Japan bereits 2003 gelungen, Kaffeepflanzen zu entwickeln, deren Koffeingehalt um bis zu 70 Prozent reduziert ist. Dabei werden Gene blockiert, die bei der Bildung des Koffeins eine Rolle spielen. Das Projekt scheint weiter zu laufen, wird aber unter Verschluss gehalten.

Anpassung an veränderte Klimabedingungen. Arabica-Kaffee ist temperatur- und wetterempfindlich. Er wächs bevorzugt in den Bergregionen (um 1000 m) tropischer Zonen. Kommt es durch den Klimawandel zu höheren Temperaturen, längeren Trockenperioden oder kürzeren Regenzeiten, müssen die Kaffeeplantagen entweder in höhere Lagen ausweichen, wo sie artenreiche Regenwälder verdrängen, oder die Arabica-Bäume müssen mit den veränderten Bedingungen klar kommen. In großen Züchtungsprogrammen versuchen Forscher angepasste Sorten zu entwickeln. Dabei hat der Einsatz von Genome Editing-Methoden den Vorteil, dass die Züchtung neuer Sorten deutlich schneller erfolgt als mit herkömmlichen Methoden. Eine Schwierigkeit besteht allerdings darin, dass mit den neuen Methoden nur einzelne oder einige wenige Gene verändert werden können, die Anpassung der Pflanzen an klimatische Bedingungen jedoch über eine ganze Reihe von Genen gesteuert wird.

Resistenz gegen Kaffeerost (Hemileia vastatrix). Die wirtschaftlich bedeutendste Pilzkrankkeit im Kaffeeanbau ist der Kaffeerost. Gerade die Arabica-Bohnen sind davon bedroht. Da die genetische Variabilität der aktuell genutzten Sorten vergleichsweise gering ist, reagieren sie besonders empfindlich auf den Schadpilz. Derzeit wird versucht, durch Einkreuzen von besseren Resistenzeigenschaften aus anderen Sorten robusteren Arabica-Kaffee zu züchten - ohne die besonderen Geschmacksvorteile zu verlieren. Weitaus schneller und präziser wäre das mit Hilfe gentechnischer Verfahren und vor allem auch des Genome Editings möglich. Allerdings fürchten die großen Kaffeeanbauer-Verbände, dass die Verbraucher solche Sorten nicht akzeptieren.

Resistenz gegen Insekten wie Miniermotten oder Kaffeebohrer. In den 2000er Jahren fanden vierjährige Feldversuche in Französisch-Guyana mit gentechnisch veränderten Robusta-Kaffeepflanzen statt, die durch Übertragung von Bt-Genen resistent gegen die Miniermottenart Leucoptera coffeella waren. Aufgrund von Feldzerstörungen wurde der Versuch abgebrochen.

Am Coffee Research Center (CENICAFE) in Kolumbien arbeiten Forscher daran, mit Hilfe gentechnischer Methoden Kaffeesorten zu entwickeln, die resistent gegen den Kaffeebohrer (Hypothenemus hampei) sind.