Forschern ist es gelungen, einen Chicorée zu entwickeln, der kaum Bitterstoffe enthält. Dazu nutzten sie die berühmte CRISPR/Cas9-Technologie, um nur die Gene auszuschalten, die die Produktion von Bitterstoffen in den Pflanzen steuern. Dies bietet Chancen für den Chicoréeanbau, denn weniger bitterer Chicorée wird von (jüngeren) Verbrauchern besser angenommen.
Das ist auch für den Chicorée-Anbau interessant, denn weniger bittere Wurzeln eignen sich besser für die Herstellung von gesundem, ballaststoffreichem und glutenfreiem Mehl für die Lebensmittelindustrie. Diese Forschung bietet sogar Perspektiven für die Veredlung anderer bekannter bitterer Gemüsesorten wie Rosenkohl und Endivie.
Cichorium-Pflanzen im ILVO-Versuchsgewächshaus. Aus den Wurzeln dieser Pflanzen treiben die Zichorienzüchter die bekannten weißen - und normalerweise bitteren - Chicorée-Köpfe aus.
Chicorée verliert bei jungen Menschen an Beliebtheit
In Belgien werden immer weniger Chicorée und Zichorien angebaut. Dennoch steckt in diesen Pflanzen noch Potenzial, vor allem, wenn sie weniger bitter schmeckt. Frischer Chicorée, einer der belgischen 'Kronjuwelen', gehört immer noch zu den zehn meistgegessenen Gemüsesorten in Belgien. Aber ein vielfältigeres Angebot in verschiedenen Bitterkeitsgraden würde der wechselnden Nachfrage besser gerecht werden. Vor allem junge Verbraucher wünschen sich ein Gemüse, das ein wenig weniger bitter schmeckt.
Nachfrage nach Ballaststoffen für gesündere Lebensmittel
Chicorée sind bei den Verbrauchern weniger bekannt, werden aber in unserer Lebensmittelindustrie zu Inulin, einem gesunden löslichen präbiotischen Ballaststoff, verarbeitet. Diese Industrie ist auch an weniger bitteren Rohstoffen interessiert. Chicoréewurzeln ohne Bitterstoffe könnten direkt nach dem Trocknen und Mahlen zu einem ballaststoffreichen Mehl verarbeitet werden, ohne dass das Inulin erst extrahiert und gereinigt werden muss.
'Bittere Gene' gefunden und mit CRISPR/Cas9 eliminiert
Für die Chicorée- und Zichorienproduzenten in Belgien ist es daher wichtig, dass sich die Veredler auf weniger bittere Sorten konzentrieren. Charlotte De Bruyn, Forscherin bei UGent/VIB und ILVO, suchte zunächst in ihrer Doktorarbeit nach den Genen, die für den bitteren Geschmack verantwortlich sind. Unterstützt wurde sie von VIB-Forscher Alain Goossens, einem Experten auf dem Gebiet der geschmacksbeeinflussenden Substanzen, und ILVO-Forscherin Katrijn Van Laere, einer Expertin für klassische und fortgeschrittene Züchtungstechniken.
Die Gene, die die Bitterkeit beeinflussen, sind technisch gesehen an der Biosynthese der Guaianolid-Sesquiterpenlactone beteiligt. Charlotte De Bruyn ist es gelungen, diese Gene in den Pflanzen mit CRISPR/Cas9 'auszuschalten'. Mit anderen Worten: Die Gene sind in den Pflanzen noch vorhanden, werden aber nicht mehr abgelesen. Infolgedessen produzierten die Cichorium-Pflanzen kaum Bitterstoffe.
Die Technik ist bemerkenswert schnell und genau
Katrijn Van Laere, Leiterin des Forschungsprojekts, weist auf das große Potenzial dieser Technik hin: "CRISPR/Cas9 ist eine 'neue' Technik, die in der Veredelung eingesetzt werden kann und sich als sehr erfolgreich erweist, wenn es darum geht, nur die gewünschten Veränderungen an der DNA von Pflanzen vorzunehmen. Es ermöglicht eine sehr gezielte Züchtung. In knapp einem Jahr konnten wir die Produktion der Bitterstoffgene ausschalten und Pflanzen schaffen, die nun unter anderen landwirtschaftlichen Aspekten weiter untersucht werden können. Was mit traditioneller Veredlung möglich ist, ist unklar, aber auf jeden Fall landet man schnell bei einer Reihe von Kreuzungs- und Selektionszyklen, um Pflanzen zu erhalten, bei denen die Produktion von Bitterstoffen wahrscheinlich reduziert, aber nie ganz eliminiert wird."
Erfolgreiche biotechnologische Forschung
Mit dieser Forschung unternimmt Charlotte De Bruyn einen wichtigen Schritt. "Es wurde eine Reihe spezifischer Gene gefunden, die, wenn sie in der Zichorie ausgeschaltet werden, kaum Bitterstoffe erzeugen. Außerdem wurde ein CRISPR/Cas9-Protokoll optimiert, um möglichst viele dieser Gene auf einmal auszuschalten, was auch heute noch eine der größten Herausforderungen darstellt. Natürlich gibt es in der weiteren Forschung noch Raum für Optimierungen."
Wann werden wir das Ergebnis auf dem Teller haben?
Es wird noch einige Zeit dauern, bis wir den weniger bitteren Chicorée kaufen können. Zunächst muss weiter geforscht werden, um herauszufinden, ob es zusätzliche Funktionen der identifizierten Gene gibt, und die entwickelten Produktlinien müssen weiter ausgebaut werden. Hinzu kommt die Entscheidung des Europäischen Gerichtshofs aus dem Jahr 2018, dass CRISPR/Cas9-veränderte Pflanzen unter die gleichen strengen Rechtsvorschriften fallen wie genetisch veränderte Organismen (GVO). Dies macht es in der Praxis fast unmöglich, sie in Europa zu vermarkten.
Aussichten auch für andere "bittere" Gemüsesorten
Dennoch ist die Forschung von Charlotte De Bruyn ein wichtiger Schritt für die Wissenschaft. Sie bietet auch Perspektiven für die Entwicklung anderer Kulturpflanzen wie Rosenkohl, Endivie und Rucola. "Die Identifizierung und Charakterisierung der Biosynthesegene ist ein wichtiger Schritt zum Verständnis, wie Pflanzen Bitterstoffe erzeugen. Mit diesem grundlegenden Wissen können wir nun große bestehende Pflanzenpopulationen nach natürlichen Mutanten mit demselben Effekt durchsuchen. Denn im Gegensatz zu CRISPR/Cas9-veränderten Pflanzen fallen natürliche 'Mutanten' nicht unter die GVO-Gesetzgebung", sagt Projektträgerin Katrijn Van Laere.
Das ILVO will weiterhin mit Unternehmen an der CRISPR/Cas9-Veredelungstechnik arbeiten, um unter anderem neue Zuchtsorten für Chicorée und Zichorien zu entwickeln. UGent/VIB ist auch hier ein logischer Partner, da das Department of Plant Systems Biology viel Erfahrung und Interesse an der Entdeckung von Genen im pflanzlichen Terpen-Stoffwechsel, am Metabolic Engineering und an der Entwicklung und Anwendung der CRISPR/Cas9-basierten Technologie hat.
"Charlottes Forschung bietet einzigartige Einblicke in die Mechanismen, mit denen Pflanzen Bitterstoffe produzieren. Dieses grundlegende Wissen schafft zahlreiche neue Möglichkeiten, um die Bitterkeit von Kulturpflanzen wie Chicorée und Zichorie an die Wünsche der Verbraucher anzupassen", fasst der VIB-Doktorand Alain Goossens zusammen.
Quelle: ILVO