„Noch fehlt uns Grundlagenwissen“

Simon Josef Unterholzner forscht an der Fakultät für Agrar-, Umwelt und Lebensmittelwissenschaften der Freien Universität Bozen an neuen genomischen Techniken. Er erklärt die Vorteile dieser Methode. Aber auch, welche Schwierigkeiten sie birgt.

Südtiroler Landwirt: Globale Erwärmung, Extremwetterereignisse und Trockenheit, immer neue Schädlinge bei gleichzeitiger Forderung des Marktes nach weniger Pflanzenschutz: Die Liste an Herausforderungen wird auch für die Apfelwirtschaft immer länger. Inwiefern kann die Neue Gentechnik  hier Hilfestellung leisten? 
Simon Josef Unterholzner: Die Technologien, die nun seit mehr als zehn Jahren unter diesem Schlagwort laufen, können dazu beitragen, die Landwirtschaft an neue Bedingungen und Herausforderungen anzupassen. Gerade im Bereich Apfel und Rebe sind die Züchtungszeiten mit klassischen Methoden extrem lang. Man muss sich nur vorstellen, dass die Schorfresistenzzüchtung bereits vor über 100 Jahren begonnen hat – und wir erst heute erste markreife Sorten davon anbauen. 

Sprich: Wir haben nicht genügend Zeit, um Sorten auf herkömmlichem Weg an klimatische Bedingungen oder neue Krankheiten anzupassen?  
Das wird schwierig. Auch deshalb, weil wir ja voraussehen müssten, was im nächsten Jahrhundert alles auf uns zukommt. Um also möglichst zeitnahe Lösungen zu schaffen, bietet CRISPR/Cas, die sogenannte Genschere, wirklich einen Riesenvorteil, vor allem für Kulturen mit langen Generationszeiten. 

Was unterscheidet diese neuen Verfahren von gentechnisch veränderten Organismen, also den sogenannten GMO? 
Bei der klassischen GMO werden vollständige Gene in eine Pflanzenart eingefügt. Das kann genetisches Material einer fremden Art sein ...

… also zum Beispiel einer Banane, die in einen Apfel eingebracht wird? 
Genau. Es können aber auch arteigene Gene sein. In den 2000er-Jahren wurde z. B. in die Sorte Gala durch Gentechnik das Vf-Gen (oder Rvi6), ein Schorfresistenz-Gen des Wildapfels, eingefügt. Im Gegensatz dazu werden bei neuen genomischen Techniken einzelne Bausteine im Genom ausgetauscht oder entfernt. Man bringt also nicht ganze Abschnitte ein, sondern bearbeitet ganz präzise einen Punkt. Dort wird ein Doppelstrangbruch in der DNA erzeugt, der durch pflanzeneigene Reparaturmechanismen wieder zusammengebaut wird. Dadurch entstehen Punktmutationen, genauso wie sie in der Natur auch entstehen. 

Wie aufwändig ist das? 
Die große Herausforderung bei dieser Technologie ist, dass man genau wissen muss, welches Gen man wie editiert. Welche Sequenz man editieren will, wie es im Fachjargon heißt, welche Mutationen entstehen und kann man dadurch die gewünschte Eigenschaft erreichen? Für diese Fragen braucht es Grundlagenwissen über die Genfunktionen, und gerade beim Apfel fehlt dieses weitgehend.  

Und daran wird nun geforscht? 
Hauptsächlich forschen wir nicht an Apfelpflanzen, sondern an Modellpflanzen. Konkret an Arabidopsis thaliana, der Ackerschmalwand, die eine Generationszeit von nur zwei Monaten hat und bei der wir sehr viele Methoden der Genetik einfach anwenden können. Das erlaubt uns, weit effizienter zu arbeiten als beim Apfel. Das dabei gewonnene Wissen können wir in vielen Fällen auf andere Pflanzen wie den Apfel übertragen. Denn bei vielen Mechanismen gibt es nur geringe bis keine Unterschiede zwischen den Arten.  

Haben Sie ein Beispiel? 
Wir haben etwa entdeckt, dass die Modellpflanze bei der Trockenstressanpassung die Aktivität von zwei Genen steuert, die dann auch helfen, die Stammzellen in der Wurzel an die Aktivität anzupassen. Beide Gene sind auch im Apfelgenom vorhanden. Hier können wir also die Funktionen dieser Gene in der Modellpflanze bis ins kleinste Detail untersuchen und müssen dann nur noch testen, ob es beim Apfel definitiv auch so funktioniert. Doch bei für den Apfel spezifischen Krankheiten wie Mehltau, Schorf funktioniert dies natürlich nicht. Und leider gibt es diesbezüglich auch ganz wenig genetisches Grundlagenwissen. 

Das heißt, man tappt im Dunkeln, wenn man  mit der Genschere ans Genom geht? 
Ja, es ist bei Weitem nicht so einfach, wie es oft dargestellt wird. Was relativ einfach funktioniert, ist, Genfunktionen auszuschalten. Wenn ich also beispielsweise eine Krankheitsresistenz erreichen will, bieten sich dafür besonders Anfälligkeitsgene für Krankheiten an. Doch solche Gene sind etwa für den Apfelschorf noch nicht erforscht.   

Wird dieses Ein- und Ausschalten von Genfunktionen in der Forschung an der Freien Universität Bozen bereits praktiziert?  
In unseren Forschungsarbeiten mit Modellpflanzen machen wir das schon routinemäßig. Jetzt versuchen wir, auch beim Apfel Gene zu editieren, um die Anpassung an Trockenheit zu verbessern. Dabei arbeiten wir an Apfelunterlagen. Darüber hinaus forschen wir auch an den Modellpflanzen weiter, um die Mechanismen, die Pflanzen bei Stress aktivieren, in all ihren Details zu entdecken.  

Inwiefern ist die Gesetzgebung, die neue genomische Techniken strengen Regeln unterwirft, für die Forschung eine Bremse?  
Forschungsmäßig gibt es keine Einschränkungen und man muss sagen, dass Italien in diesem Bereich sogar sehr fortschrittlich ist. Wir waren das erste EU-Land, in dem Pflanzen aus Neuer Gentechnik im Freiland getestet werden durften. Das hat dann allerdings nicht funktioniert, weil alle Versuchsfelder von Umweltaktivisten zerstört wurden. 

Sehen Sie es kritisch, wenn die aktuelle Gesetzesreform durchgeht und sogenannte NGT-1-Produkte praktisch nicht mehr reguliert und gekennzeichnet werden müssten? 
Nein, absolut nicht. Wir sprechen hier von Produkten, die auch durch natürliche Züchtung hätten entstehen können. Mutationen sind ein ständiger Prozess in der Natur. Man kann nicht einmal nachweisen, ob eine Mutation über CRISPR oder natürlich entstanden ist. Aus wissenschaftlicher Sicht sehe ich absolut keinen Grund, bei NGT-1-Pflanzen beunruhigter zu sein als bei Pflanzen aus herkömmlicher Züchtung. Auch weil innerhalb der EU weiterhin der Sortenschutz greift, sprich neue Sorten weiterhin streng geprüft werden. Außerdem soll NGT-1-Saatgut auch gekennzeichnet werden, d. h., auf Produktionsebene ist weiterhin Transparenz gegeben. 

Wie sieht es wirtschaftlich aus? Kann die Neue Gentechnik sogar Chancen für eine klein strukturierte Landwirtschaft bringen?  
Ich denke schon. Vor allem in Bereichen wie Apfel oder Rebe, die global absolute Nischenprodukt sind. Ich denke, kein Konzern wäre daran interessiert, Apfelsorten zu entwickeln. Deshalb wird es in diesem Bereich Kooperationen von Forschungseinrichtungen und Spin-offs sowie die enge Zusammenarbeit mit Produzenten oder Erzeugergenossenschaften brauchen, um Innovationen voranzutreiben.

Auch in Südtirol?  
Ja, gerade bei Apfel und Rebe werden wir lokale Initiativen ergreifen müssen. Denn international stehen Nutzpflanzen wie Reis, Getreide, Mais im Fokus. Wir sind als Universität gemeinsam mit dem Versuchszentrum Laimburg dabei, eine effiziente Methodik für den Apfel zu entwickeln. Doch wie gesagt: Es fehlt noch viel Grundlagenwissen und gerade im Bereich Pflanzenkrankheiten wird es sicher noch dauern, bis auf dieser Basis neue Sorten entwickelt werden können. 

Wie lange? 
Innerhalb der nächsten zehn Jahre sollte schon etwas möglich sein.