Futterpflanzen: Veränderte Zusammensetzung  Höherer Nährwert durch Aminosäureanreicherung

Futterpflanzen für Rinder, Schweine oder Hühner enthalten wichtige Aminosäuren nicht in ausreichender Menge. Um diese Defizite auszugleichen, werden vor allem bei der Geflügelhaltung dem Futter isolierte Aminosäuren zugesetzt, oft biotechnisch oder mit Hilfe gentechnisch veränderten Mikroorganismen hergestellt. Möglich ist aber auch, Aminosäuren direkt in den Futterpflanzen anzureichern und damit deren Nährwert deutlich zu verbessern. Doch das ist nicht das einzige Ziel, bei dem  Gentechnik eine Rolle spielt.

Lysin, Methionin, Threonin  und Tryptophan gehören zu den essentiellen Aminosäuren, die Menschen und Tiere aufnehmen müssen, da sie diese nicht selbst bilden können. Wichtige Futterpflanzen - Mais, Soja, Weizen oder Erbsen - haben jedoch natürliche Defizite bei einer oder mehreren dieser Aminosäuren. So enthalten Sojabohnen zu wenig Methionin. Bei Weizen sind es drei Aminosäuren, deren Gehalte zu niedrig liegen. Diejenige Aminosäure, die im Futter nicht ausreichend vorhanden ist, begrenzt den Aufbau von Protein im Fleisch.

• Die natürliche Synthese von Lysin, Methionin und Tryptophan wird in der Pflanzenzelle "abgeschaltet", wenn eine bestimmte Menge davon vorhanden ist. Ausgelöst wird dieser Vorgang durch eine Inaktivierung bestimmter, an der Aminosäuren-Synthese beteiligter Enzyme. Man hat herausgefunden, dass diese Regulierung bei ähnlichen Enzymen in Bakterien nicht funktioniert. Überträgt man die entsprechenden bakteriellen Gene in Mais, Soja oder Raps, werden die betreffenden Aminosäuren im Übermaß hergestellt. Inzwischen sind auch aus Pflanzen isolierte, mutierte Formen dieser Enzyme im Einsatz.

• Der weitaus größte Teil der Aminosäuren liegt als Bestandteil von Proteinen vor. Um etwa den Methioningehalt zu erhöhen, muss man daher Proteine in die Pflanzen einbringen, die einen außergewöhnlich hohen Anteil dieser Aminosäure aufweisen. Methioninreiche Proteine finden sich etwa in der Paranuss, der Sonnenblume, in Sojabohnen und im Mais.

• Weizenkörner enthalten normalerweise nur zu 10 Prozent Proteine, während sie zu etwa zwei Dritteln aus Stärke bestehen. Man versucht nun, den Proteingehalt in den Weizenkörnern zu erhöhen. Erfolg versprechend sind bestimmte Gene aus Ackerbohne und Gerste, die in Weizen eingeführt wurden.  Diese bewirken dort einen verstärkten Transport von Aminosäuren und Zuckern aus anderen Teilen der Pflanze, etwa den Blättern, in die Samen. In den Samen stehen dadurch mehr Ausgangsstoffe für die Bildung von Proteinen zur Verfügung.

Bessere Futterverwertung, weniger Mykotoxinbelastung

Die Anreicherung mit Aminosäuren ist nicht das einzige Ziel, das mit gentechnischen Veränderungen von Futterpflanzen verfolgt wird.

• Als Folge von Befall mit Pilzkrankheiten können pflanzliche Produkte mit Pilzgiften (Mykotoxine) belastet sein. Bei Futtermitteln kann das zu erheblichen gesundheitlichen Beeinträchtigungen der Tiere führen. Ein Ziel vieler Arbeitsgruppen ist es, gentechnisch vermittelte Pilzresistenzen bei Weizen und Gerste zu entwickeln. Indirekt würde das auch zu einer verringerten Mykotoxinbelastung führen. Es wird aber auch versucht, durch Übertragung bestimmter Gene die jeweilige Futterpflanze zum Abbau der Mykotoxine zu befähigen oder die Mykotoxinbildung durch den Pilz zu behindern.

• Stachyose ist ein Oligosaccharid (Mehrfachzucker), das viele Nutztiere und auch der Mensch nicht verdauen können. Im Dünndarm wird die Stachyose durch Bakterien abgebaut und es entstehen Gase (Blähungen). Verschiedene Studien haben gezeigt, dass Futtermittel mit geringerem Stachyosegehalt das Wachstum bei Schweinen und Geflügel fördern. Durch Übertragen eines bestimmten aus Bakterien isolierten Gens erzeugen auf Sojabohnen konnte der Stachyosegehalt von 3-5 Prozent auf etwa 0,5 Prozent gesenkt werden.

• In den USA ist eine gentechnisch veränderte Gerste entwickelt worden, die das Enzym Glukanase produziert. Dadurch werden bestimmte, in den Zellwänden der Gerste vorhandene Stützsubstanzen (Glukane) aufgeschlossen, die ohne das Enzym unverdaulich sind. So kann Gerste auch an Tiere verfüttert werden, die aufgrund ihrer Enzymausstattung selbst nicht in der Lage sind, die langkettigen Glukane abzubauen.

• Getreidearten wie Mais und Weizen, aber auch Soja enthalten die Säure Phytat, die der Pflanze als Phosphorspeicher dient. Wiederkäuer können den im Phytat gebundenen Phosphor zur Bildung von Eiweißen nutzen, Schweine und Hühner hingegen nicht. Deshalb wird dem Futter das Enzym Phytase beigemischt, das den Phosphor vom Phytat abspaltet und so vom Körper aufgenommen werden kann. Eine andere Lösung stellt die Entwicklung von Phytase-bildendem gv-Mais dar. Dieser soll in China ab 2009 zum Anbau zur Verfügung stehen.

• Ein andere Ansatz ist es Futterpflanzen mit pharmazeutisch wirksamen Substanzen zu versehen. So wurden etwa Erbsen entwickelt, die bestimmte Antikörper produzieren, welche die Tiere besser vor Infektionen schützen sollen.

EU: Erster Zulassungsantrag gestellt

Mehrere dieser Projekte sind so weit entwickelt, dass Freisetzungsversuche durchgeführt werden. Für den kommerziellen Anbau in USA und Kanada zugelassen ist ein gv-Mais mit einem erhöhten Gehalt der Aminosäure Lysin (LY038). Ein Antrag, die Einfuhr in die EU zu genehmigen, ist gestellt.

Übersicht und Stand der Forschung (Beispiele)

LV= Laborversuche; F= Freisetzungsversuche; Z = Zulassung (USA, Kanada)

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• Datenbank Zulassungen: Gv-Mais mit erhöhtem Lysingehalt.