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Grundlegende entdeckung zur stärke in Science publiziert

pressemitteilung vom 2. Januar 2004

In der renommierten Wissenschaftszeitschrift Science" wurde am Freitag den 2. Januar die Entdeckung eines Gens publiziert, das im Stoffwechsel der Stärke bei Pflanzen eine entscheidende Rolle spielt. Zu den Co-Autoren des Artikels zählen mehrere Mitglieder des Nationalen Forschungsschwerpunktes (NFS) Plant Survival mit Hauptsitz an der Universität Neuenburg.

Federführend an dieser aufsehenerregenden Forschungsarbeit war Samuel Zeeman, Assistenzprofessor an der Universität Bern. Er realisierte die Studie zusammen mit seinen Kolleginnen Gaëlle Messerli und Martine Trevisan in Zusammenarbeit mit Alison Smith, Forscherin am John Innes Centre in Norwich (Grossbritanien). Die Schweizer Gruppe wirkte bei der Entdeckung eines Gens mit, das beim Abbau von Stärke bei der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) von Bedeutung ist. Diese Pflanze kommt in der Botanik als eigentliche "Labormaus" zum Einsatz. Der Abbau von Stärke ist ein Schlüsselprozess im pflanzlichen Stoffwechsel, der unter anderem zur Produktion des Zuckers Maltose führt. Das entdeckte Gen stellt ein Protein (MEX1) her, das dazu dient, die Maltose aus den Chloroplasten - Organellen der Pflanzenzellen - zu exportieren. Es ist dies das erste Mal, dass das MEX1-Protein und seine Transportaktivität bei Pflanzen nachgewiesen wurde.

Die Entdeckung ist deshalb von grosser Bedeutung, weil die Stärke die wichtigste Speicher-Form der Kohlenhydrate darstellt, welche für die Ernährung der Pflanze nötig sind. Stärke wird tagsüber durch die Photosynthese in Form von Körnchen in den Blattzellen angelegt. Danach wird sie über Nacht mit Hilfe spezifischer Proteine in Zucker umgewandelt. Wie die soeben von den Forschern des NFS Plant Survival und ihren Kollegen veröffentlichten Arbeiten zeigen, akkumulieren Pflanzen, die nicht in der Lage sind, diesen Zucker abzubauen oder zu transportieren, mehr Stärke als normale Pflanzen.

Diese Resultate sind deshalb von besonderem Interesse, da ein entsprechendes Gen auch in anderen Pflanzenarten entdeckt wurde, insbesondere bei Kartoffeln und Reis, die beide für ihren hohen Stärkegehalt bekannt sind. Man kann sich deshalb vorstellen, dass diese Arten noch mehr Stärke als normale Pflanzen produzieren könnten, gelänge es dieses Gen zu inaktivieren. Solcherart veränderte Varietäten könnten nicht nur für die Landwirtschaft von Interesse sein, sondern auch für die Papier- und Verpackungsindustrie. "Wir haben bereits mit Untersuchungen an Kartoffeln begonnen", sagt Samuel Zeeman, "um diese Hypothese zu prüfen."

Vom wirtschaftlichen Potential ihrer Entdeckung überzeugt, haben die Autoren der in Science veröffentlichten Studie ein Patent für die Anwendung ihrer Entdeckung angemeldet. Diese Technologie stellt einen wichtigen Schritt zur Kontrolle der pflanzlichen Stärkeproduktion auf genetischem Weg dar.

Die Arbeit der Gruppe von Samuel Zeeman bedeutet für den NFS Plant Survival einen Erfolg im Bereich des Technologietransfers von der Forschung in die Industrie. Mit den Untersuchungen zum Stärkestoffwechsel verfügt der Forschungsschwerpunkt über ein ideales Thema, um Verbindungen zwischen Grundlagen- und angewandter Forschung herzustellen.

für weitere information

Dr. Samuel Zeeman
Institut für Pflanzenwissenschaften
Universität Bern
tel +41 31 631 5222
fax +41 31 332 2059

Redaktor: Igor Chlebny