Heyer
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29.02.2000

Zur Steigerung der Syntheserate von Inulin wurde die bakterielle Inulinsucrase aus Streptococcus mutans modifiziert. Damit konnte zwar die Transkriptionsrate gesteigert werden, nicht aber die Translationseffizienz. Weiterhin wurden die Gene für zwei pilzliche Fruktosyltransferasen kloniert. Hiervon erwies sich die saccharoseabhängige Fruktosyltransferase aus Aspergillus sydowi in Pflanzen als funktionell exprimierbar. Die synthetisierten Fruktan-Oligomere wiesen Polymerisationsgrade von bis zu 50 auf. Dies kann als Hinweis auf eine labile Komponente oder eine eventuelle Membranassoziation des Enzyms in den transgenen Pflanzen gedeutet werden. Untersuchungen des mit Hilfe pilzlicher Conidien gewonnenen Polymers weisen für dieses Inulin einen Verzweigungsgrad von mehr als 5 % aus. Es ist damit nicht für technische Einsatzzwecke geeignet. Unter Verwendung von heterologen Sonden konnten zwei pflanzliche Fruktosyltransferase-Gene aus Artischocke und Topinambur kloniert werden. Bei Versuchen zur Expression der 1-FFT-Gene in Tabakprotoplasten zeigte sich, dass das Topinambur-Enzym das Trisaccharid 1-Kestose gut als Substrat nutzen kann, wohingegen das Artischocken-Enzym längerkettige Polymere aufbaut. Die Expression der 1-SST und 1-FFT aus Artischocke in transgenen Kartoffeln führte zur Akkumulation eines Inulins mit einem Polymerisationsgrad von max. 200, bei einem Gewichtsanteil in der Trockenmasse von 5 %. Da die Produktion transgener Zuckerrüben nicht gelang, wurde eine Kartoffellinie transformiert, bei der die Stärkesynthese blockiert ist, die also Zucker anreichert. Dies führte zu einer Steigerung des Inulingehalts um den Faktor 1,5 bis 1,8. Dabei wurde der Ertragsverlust, der durch die Inhibition der Stärkesynthese ausgelöst wird, durch die Inulineinlagerung in einzelnen Linien vollständig aufgefangen. Es besteht daher Grund zur Annahme, dass in saccharosespeichernden Arten, wie z.B. Zuckerrübe, hohe Inulinausbeuten erzielt werden können.

Im Rahmen des beantragten Vorhabens sollen durch Transformation gentechnisch veränderte Zuckerrübenpflanzen hergestellt werden, die eine Produktion linearer, hochmolekularer Polysaccharide ermöglichen. Die Polysaccharide, insbesondere hochmolekulares Polyfruktan vom Inulin-Typ, sollen aus den Zuckerrüben isoliert und auf ihre Eignung als nachwachsende Rohstoffe für eine industrielle Verarbeitung untersucht werden. Das Vorhaben schließt an ein dreijähriges Projekt an, bei dem bakterielle Gen in Kartoffel und Zuckerrübe exprimiert und Fruktane des Levan sowie des Inulintyps hergestellt wurden. Im Anschlußvorhaben soll ein bakterielles Gen, das die Synthese von hochmolekularem Inulin in transgenen Pflanzen erlaubt, optimiert werden. Darüber hinaus sollen Gene pilzlichen und pflanzlichen Ursprungs kloniert und in Pflanzen exprimiert werden, um Fruktane unterschiedlicher Kettenlängen herzustellen.