Erhöhung des Protein-, Methionin- und Stärkegehalts in Kartoffeln
Kartoffeln gehören zu den wichtigsten europäischen Nutzpflanzen, und Forschungsergebnisse bei Kartoffeln lassen sich leicht auf andere Nutzpflanzen übertragen. Pflanzenforscher befassten sich im Rahmen des OPTI-2-Projekts mit der Züchtung von Kartoffeln, die mehr Proteine, Methionin und Stärke enthalten. Methionin ist eine essenzielle Aminosäure, die vom Körper nicht selbst hergestellt werden kann, sondern über die Nahrung zugeführt werden muss. Das Konsortium suchte außerdem nach Wegen, den Gehalt an toxischen Glycoalkaloiden in den Pflanzen zu reduzieren. Insgesamt zielte das OPTI-2-Projekt darauf ab, bei der als Nahrungsmittel und Viehfutter eingesetzten Kartoffel den Gehalt an freien und gebundenen Aminosäuren zu erhöhen und den Nährwert zu verbessern. Eine Arbeitsgruppe am Institut für Biochemie und Molekularbiologie an der Universität Wroclaw führte mRNA (messenger RNA)-Analysen in transgenen Kartoffeln durch. In Expressionsstudien wurde die Funktion von Isoformen des 14-3-3-Proteins bestimmt. Bei transgenen Pflanzen, die dieses wichtige regulatorische Protein nicht ausreichend herstellten, wurden Ertragsleistung und verschiedene andere nährwertspezifische Faktoren bestimmt. Der Knollenertrag hatte sich, wie sich zeigte, hinsichtlich Größe und Frischgewicht der Knollen verbessert, jedoch wurden weniger Knollen ausgebildet. Außerdem wiesen Pflanzen mit einer unterdrückten Expression des 14-3-3-Proteins eine erhöhte Aktivität des Enzyms Nitratreduktase (NR) auf, was sich in niedrigeren Nitrat- und höheren Proteinwerten niederschlug. Das OPTI-2-Team stellte auch eine signifikant erhöhte Aktivität der Enzyme Saccharosephosphat-Synthase und Stärkesynthase fest sowie einen entsprechend veränderten Zucker- und Stärkegehalt. Diese Ergebnisse standen im Gegensatz zu niedrigeren Werten bestimmter physiologisch aktiver Moleküle, darunter Enzyme, die den Metabolismus von Tyrosin steuern, einer nicht essenziellen Aminosäure, die an der Proteinsynthese beteiligt ist. Dadurch reduzierte sich der Katecholamingehalt der Knollen, was wiederum für den erhöhten Stärkegehalt in den transgenen Kartoffeln verantwortlich sein könnte. Die Forscher stellten darüber hinaus eine signifikante Erhöhung von Ethylen fest, was sich im höheren Gehalt der essenziellen Aminosäure Methionin widerspiegelte. Möglicherweise sind die höheren Ethylenwerte die Ursache für die deutlich kürzere vegetative Phase der untersuchten transgenen Kartoffeln.
