Ein Maisgen vervielfacht das Potenzial anderer Energiepflanzen

Ein Gen aus Mais kann das Potenzial anderer Energiepflanzen vervielfachen, wenn es dorthin transferiert wird. Das berichten Forscher im Fachmagazin „PNAS“. Die Wissenschaftler hatten das Maisgen Corngrass1 (Cg1) in verschiedene Pflanzen übertragen, überexprimiert so das dieses verstärkt abgelesen wird und dann deren Zuckergehalt analysiert.

Zu den Versuchspflanzen zählte auch die Rutenhirse, die in den USA zur Ethanolgewinnung genutzt wird. Diese im englischen „Switchgrass“ genannte Pflanze zählt zu den Hoffnungsträgern der Bioenergiewirtschaft. Als quasi Wildpflanze wird sie seit einigen Jahren für den Feldanbau fit gemacht. Einer ihrer großen Vorteile ist, dass Rutenhirse in keiner direkten Konkurrenz zu Nahrungspflanzen steht. Die Blätter der Pflanzen, die Cg1 exprimierten, ähnelten strukturell und chemisch jungen Blättern, wodurch sie leichter in einfache Zucker wie Glukose zersetzt werden können, aus denen Ethanol produziert wird. Dieser Effekt wird von einer microRNA erzeugt, für die Cg1 kodiert, und ist entscheidend für die Ethanolgewinnung: Normalerweise sind die dazu genutzten Zucker in Form von Polysacchariden im Lignin ausgereifter Zellwände gebunden und so nicht bequem in Einfachzucker zu zerlegen.

Zudem wuchsen Pflanzen mit Cg1 verzweigter und produzierten verglichen mit Exemplaren ohne Cg1 250 Prozent mehr Stärke in ihren Stängeln. Aus der Stärke konnten die Forscher ohne teure und energieintensive vorherige Behandlung des Pflanzengewebes Glukose erzeugen.

Auch führte das Cg1-Gen dazu, dass die Rutenhirse keine Blüten ausbildete. Dadurch spart die Pflanze Ressourcen, die sie normalerweise für Blüte und Frucht aufwendet. Diese Ressourcen kann die Rutenhirse in zusätzliche Stärke umsetzen. Zudem hat das Ausbleiben der Blüte noch einen praktischen Nebeneffekt: Ein unbeabsichtigtes Auskreuzen des Transgens in Wildpopulationen ist ausgeschlossen. Weshalb Cg1 die Blüte unterdrückt, konnten die Forscher bislang noch nicht klären – zumal das Phänomen weder bei Mais, Reis noch Ackerschmalwand auftrat.

Rutenhirse mit Cg1-Gen wäre demnach ein verbesserter Ausgangsstoff für die Ethanolherstellung, so das Fazit der Autoren. Und nicht nur die Rutenhirse: Das Maisgen sollte sich mit vergleichbarem Effekt auch auf andere Energiepflanzen übertragen lassen, spekulieren die Forscher. Natürlicherweise komme Cg1 nämlich nur in Grasarten vor.

Rutenhirse erzeugt nach Berechnung des US-Landwirtschaftsministeriums das Fünffache an Energie in Form von Ethanol, wie für den Anbau erforderlich ist. Zudem ist die mehrjährige Pflanze hinsichtlich des Bodens recht anspruchslos und steht als reine Energiepflanze nicht in Nutzungskonkurrenz mit der Nahrungsmittelproduktion.

Quelle:
George S. Chucka et al. (2011) Overexpression of the maize Corngrass1 microRNA prevents flowering, improves digestibility, and increases starch content of switchgrass; PNAS (Early Edition)