Cassava Ernte 2

Cassava (Maniok, Yuka)

Forschungsschwerpunkte Nährstoffanreicherung, Krankheitsresistenzen, bessere Lagerfähigkeit
Freilandversuche USA: 31 (2001-2016, v.a. Puerto Rico)
Indonesien, Uganda, Nigeria, Kenia, Südafrika

Cassava (Manihot esculenta), auch als Maniok oder Yuka bezeichnet, wird hauptsächlich in tropischen Regionen angebaut. Die Pflanze stammt ursprünglich aus Mittel- und Südamerika, sie wurde um 1600 nach Afrika, später auch nach Indien eingeführt. Maniok wächst auf kargen Böden und kann sowohl Trockenheit als auch Überschwemmung vergleichsweise gut überstehen.

Cassava

Wunderpflanze mit Nachteilen. Cassava (oder Manniok) gedeiht auch auf schlechten Böden, übersteht Hitze und Überschwemmungen. Aber sie ist anfällig gegen zahlreiche Krankheitserreger. Und: Die Cassavaknollen haben zu wenig Vitamin A - ein Problem vor allem dort, wo sie Grundnahrungsmittel sind.

Foto: Neil Palmer / CIAT; großes Foto oben: kaman123/123RF

Die wichtigsten Anbauländer sind Nigeria, Thailand, Indonesien, Kongo, Ghana und Vietnam. Cassava folgt nach Mais, Reis, Weizen und Kartoffeln in der Rangliste der weltweit angebauten Nutzpflanzen an fünfter Stelle.

Für mehr als eine Milliarde Menschen, vor allem in Asien, Mittel- und Südafrika, ist Cassava mit ihren stärkereichen Wurzelknollen die Hauptnahrungsquelle. Da Cassava zu wenig Vitamine und Spurenelemente enthält, sind in diesen Regionen Mangelerkrankungen („versteckter Hunger“) weit verbreitet.

Cassava enthält Linamarin, das bei Verletzungen der Knolle in giftige Blausäure (Cyanid) umgewandelt wird. Diese muss durch starkes Erhitzen zerstört werden; andernfalls treten bei regelmäßigem Verzehr chronische Vergiftungserscheinungen auf.

Hauptsächlich finden die Wurzelknollen und daraus gewonnenes Mehl (Brei) Verwendung. Verarbeitungsformen sind Fladenbrot, Teigprodukte, Knabbergebäck, gekochte oder frittierte Knollen, Stärke z.B. in Puddings und Soßen, verschiedene fermentierte Produkte sowie alkoholische Getränke (Kaschiri). Die Fermentation dient der Haltbarmachung und reduziert den Cyanidgehalt.

Auch die proteinhaltigen Blätter werden als gekochtes Gemüse verzehrt.

In geringen Anteilen wird Cassava auch als Tierfutter verwendet.

Bekanntestes Handelsprodukt ist Tapioka (verkleisterte Stärke aus den Wurzelknollen in Granulatform). Sie wird nahezu ausschließlich in Mischfutter, aber auch als Stärke in Lebensmitteln, etwa Tapiokapudding verwendet.

Neben der Verwendung als Lebens- und Futtermittel werden die stärkehaltigen Cassava-Knollen auch zur Bioethanolgewinnung genutzt.

Beispiele Forschung und Entwicklung (Gentechnik, neue Züchtungsverfahren)

Resistenz gegen Viren. Die Viruskrankheit Cassava Mosaic Disease (CMD) ist die bedeutendste Cassava-Krankheit in Afrika. Sie wird durch verschiedene Viren wie das African Cassava Mosaic Virus (ACMV) ausgelöst, welche durch Weißfliegen übertragen wird. - Die Braunstreifenkrankheit wird durch das Cassava Brown Streak Virus (CBSV) ausgelöst. Diese Cassava-Erkrankung trat 2005 erstmals in Ostafrika auf und verbreitet sich seitdem rasch.
2015 startete das International Institute of Tropical Agriculture (IITA) Freilandversuche mit 19 gv-Cassava-Sorten, die gegen diese beiden Viren resistent sind. Das IITA arbeitet in diesem Projekt mit fünf afrikanischen Ländern zusammen (Kenia, Malawi, Mosambik, Tansania und Uganda).

Mehrere Forschungseinrichtungen in Kenia und Uganda haben gemeinsam im Rahmen des Projektes VircaPlus mit gentechnischen Methoden eine Cassava entwickelt, die resistent gegen die Braunstreifenkrankheit ist. Die Cassavapflanzen wurden fünf Jahre lang in Freilandversuchen in Kenia und Uganda getestet.

Wissenschaftler an der University of California haben mit Hilfe von CRISPR/Cas mehrere Gene in Cassavapflanzen ausgeschaltet, wodurch die editierten Pflanzen toleranter gegenüber der Braunstreifenkrankheit waren.

Anreicherung mit Nährstoffen. Internationale und afrikanische Forschungseinrichtungen arbeiten gemeinsam an der Entwicklung nährstoffangereicherter Cassava (Vitamin A (Beta-Carotin), Vitamin E, Zink, Eisen; höherer Proteingehalt). Sie soll in afrikanischen Regionen angebaut werden, in denen Krankheiten als Folge von Mangelernähung verbreitet sind.
Ein Projekt (HarvestPlus) nutzt konventionelle und molekularbiologische Verfahren (SMART Breeding), ein anderes (VircaPlus) gentechnische. Bei letzterem ist der erzielbare Vitamin A-Gehalt in den Cassavaknollen deutlich höher.

In Zürich und Genf sind Cassavapflanzen entwickelt worden, die in Blättern und Knollen ein Vielfaches an Vitamin B6 bilden. Dazu ist ein Stoffwechselweg aus Arabidopsis thaliana (Ackerschmalwand) in Cassava eingeführt worden. Bei Tests im Gewächshaus und im Freiland hat sich die Vitamin B6-Anreicherung als stabil erwiesen. Das Projekt ist vor allem für die Regionen interessant, in denen Cassava Hauptnahrungsmittel ist. Da Cassava zu wenig Vitamin B6 enthält, kommt es aufgrund der Unterversorgung mit dem Vitamin häufig zu Herzkreislauferkrankungen und Diabetes. Bisher ist nicht klar, ob für die Vitamin B6-reiche gv-Cassava eine Zulassung für den Anbau angestrebt wird.

Verminderung des Linamarin-Gehalts. Bei Verletzungen der Cassava-Knolle wird Linamarin in giftige Blausäure (Cyanid) umgewandelt. Forschern aus den USA ist die Entwicklung von Cassava-Pflanzen gelungen, die weniger als ein Prozent Linamarin in den Knollen enthalten.

Verbesserte Lagerfähigkeit. Die Qualität der Knollen verschlechtert sich bei der Lagerung sehr schnell, da die enthaltende Stärke direkt abgebaut wird. Der Abbau der Stärke beginnt bereits vor der Ernte, sobald die grünen Triebe abgeschnitten werden. Ziel eines Forschungsprojektes des International Institute of Tropical Agriculture (IITA), Nigeria, und der ETH Zürich war es, mit Hilfe von RNAi den Stärkeabbau in der Cassavaknolle vor der Ernte zu reduzieren und die Qualitätsverluste nach der Ernte zu verringern. Die Cassavapflanzen wurden 2018 in Nigeria in Freilandversuchen getestet. Die veränderten Pflanzen sollen Einblick in den Stärkestoffwechsel geben und sind bisher nicht für die Entwicklung neuer Sorten vorgesehen.

Veränderte Stärkezusammensetzung für industrielle Zwecke. An der ETH Zürich wurden Cassava-Pflanzen mit Hilfe der Genschere CRISPR/Cas genetisch so verändert, dass sie nur noch den industriell gut zu verarbeitenden Stärkebestandteil Amylopektin bilden.