Prof. Dr. Inge Broer
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31.01.2009

Im Rahmen des Projektes ist es gelungen, die Produktionsmenge des Cyanophycins in Kartoffelpflanzen bis auf 7,5 % des Trockengewichtes zu erhöhen. Es wurde die Optimierung der Stickstoffversorgung transgener Cyanophycin-produzierender Pflanzen, sowie die Eigenschaften transgenen Pflanzen im Freiland und Gewächshaus untersucht. Die gewonnenen Erkenntnisse der Freilandversuche der transgenen Cyanophycin-produzierenden Kartoffeln zeigen, dass diese Kartoffeln im Vergleich zur Ausgangssorte ohne Ertragseinbußen angebaut werden können. Weiterhin war in ersten Untersuchungen dieser Kartoffeln mehr Cyanophycin, als in Kartoffeln aus Gewächshausversuchen nachweisbar. Die Bildung von Cyanophycin kann zu einer wesentlichen Beeinträchtigung des Aminosäurepools führen. Durch die gleichzeitige Expression bakterieller Gene für die Argininbiosynthese mit der konstitutiv plastidär exprimierten Cyanophycin-Synthetase in Pflanzen sollte dieses mögliche Defizit ausgeglichen werden können. Bis zum Ende der Förderperiode konnten die ersten transgenen Pflanzen produziert werden, die das Schlüsselenzym der Argininbiosynthese enthalten. Für die Isolierung des Cyanophycins aus transgenen Kartoffelknollen konnte bisher ein Prozess im Labor etabliert werden, der sich an der großtechnischen Kartoffelverarbeitung orientiert, so dass eine spätere Übertragung einfach von statten gehen kann. Inwiefern noch vorhandene Verunreinigungen das isolierten Polymers für spätere Anwendungen des Cyanophycins hinderlich sind, muss noch genauer untersucht werden.

Das Ziel des Vorhabens ist es, die Produktion des nachwachsenden Rohstoffes Cyanophycin in Pflanzen weiter zu optimieren. Dazu soll in transgenen Kartoffelknollen die Produktion industriell verwertbarer Mengen das cyanobakteriellen Proteins Cyanophycin ermöglicht werden. Die Synthese größerer Mengen im Cytoplasma führte jedoch zu einer leichten Beeinträchtigung der Fitness der Pflanzen. Daher soll die Cyanophycinproduktion soll durch verschiedene Ansätze wie einer gewebespezifischen Expression, Optimierung der Transgensequenz, sowie durch Anpassung des Aminosäurepools, insbesondere Arginin, gesteigert werden. Parallel dazu wird die kostengünstige Isolierung von Cyanophycin aus Kartoffeln neben der Stärke weiter etabliert und optimiert. Cyanophycin besteht aus den beiden Komponenten Polyaspartat und Arginin, die vielfältige Anwendung finden. Polyaspartat dient als Ersatzstoff für nicht biologisch abbaubare Polyacrylate in Detergentien, Lösungsmitteln und in der Ölproduktion. Hingegen dient Arginin unter anderem als Stimulator des Immunstatus und ist ein wachstumsfördernder Stoff. Das Polymer soll als Nebenprodukt der Stärkeisolierung anfallen, und daher äußerst kostengünstig sein.