Wie werden Zuckerrüben süß?

Die Beantwortung der anfänglich gestellten Fragen ist für Gärtner und Gemüsezüchter, aber besonders für die Zuckerindustrie wertvoll. Diese ist an den Forschungsergebnissen interessiert, weil in der Folge verbesserte Rübensorten, die mehr Zucker produzieren, gezüchtet werden können.

Neue Erkenntnisse über die Zuckerrübe

In vielen Gegenden Deutschlands wurden Zuckerrüben lange, so Pflanzenwissenschaftler der Universität Würzburg, im Garten angebaut und als Gemüse gegessen. Eine Art, die Beta vulgaris, hat von Natur aus einen höheren Gehalt an Saccharose. Aus ihr wird von der Industrie Zucker gewonnen und weltweit vermarktet. Seit dem 18. Jahrhundert wurden in Europa vermehrt solche Sorten gezüchtet, die besonders viel Zucker lieferten. Die Hochleistungsrüben, die momentan auf den Markt kommen, liefern bis zu reichlichen zwei Kilogramm Zucker auf zehn Kilogramm Rüben. Der überwiegende Teil der noch übrig bleibenden Knollen wird zu Bioethanol, das als Treibstoff verkauft wird, verarbeitet.
Bis vor Kurzem war selbst Wissenschaftlern unbekannt, wie die Speicherung von Zucker in den Rüben funktioniert. Bisher bekannt war, dass die Zellen in den Zuckerrüben die Vorstufe von Zucker, Saccharose, in speziellen Saftspeichern, auch Vakuolen genannt, speichern. Um dahin zu kommen, wird ein Transportprotein benötigt. Jetzt wurde erkannt, welches von den auf Saccharose spezialisierten Proteinen es ist und wie es wirkt. Dieses Protein erhielt den Namen BvTST2.1.

Wie wird die Saccharose in den Speicher der Pflanze geleitet?

Professor Hedrich beschreibt wie festgestellt wurde ob der beschriebene Transporter tatsächlich die Vorstufe von Zucker in die Vakuole verfrachtet.
Genutzt wurde das Wissen, dass Blattzellen das Transporter-Protein nicht herstellen. Dadurch stand es für exakte Messungen zur Verfügung. In Blattzellen wurde das Rüben-Transporter-Gen BvTST2.1 eingebracht. Anschließend war es so möglich, exakt zu messen, ob und auf welchem Wege das Rübenprotein Saccharose transportiert, erklärt Professor Hedrichs.
Mit der Patch-Clamp-Technik konnten die Forscher beweisen, dass der Rüben-Transporter Saccharose speichert. Es wurde weiter erkannt, dass im Gegenzug Protonen aus der Vakuole heraus befördert werden. Diesem Effekt ist es, so die Wissenschaftler, zuzuordnen, dass sich die Vorstufe von Zucker in den Rüben, in unterschiedlicher Höhe, anhäufen kann.

Welche Experimente führten zum Erfolg?

Das Ergebnis eines Experimentes ist wichtig. Aber auch der Weg zum Erfolg ist nicht uninteressant. Im konkreten Fall wurde zuerst ermittelt:

• In welchem Entwicklungsstadium speichert die Rübe Zucker?
• Welche Proteine werden vermehrt gebildet?

Mit Genom-Datenbanken wurden die Gene bestimmt, die als mögliche Zuckertransporter infrage kommen. Fazit der vorher beschriebenen Forschung: Das Transportprotein BvTST2.1 wurde als ausschlaggebend für den Saccharose-Transport erkannt.

Was bringt das neue Wissen für die Praxis?

Die Wissenschaftler weisen darauf hin, dass durch ein Eingreifen in die Pflanzenzüchtung, die Anzahl der Transporter in den Zuckerrüben erhöht wird und dadurch in vielen zuckerhaltigen Pflanzen, wie Zuckerrohr zum Beispiel, der Gehalt von Zucker stark erhöht werden kann. Damit in der Zukunft Zuckerrüben mit einem höheren Zuckeranteil gezüchtet werden können, muss der BvTST2.1-Transporter in die Zuckerrübe gelangen. Im Versuch muss getestet werden, wie hoch die Transporter-Dosis sein muss, damit sich der Zuckergehalt erhöht. Wenn sich das vermutete Prinzip bestätigt, können Rüben mit einem erhöhten Transporter-Gehalt gezüchtet werden, so Hedrich. In der Folge könnte eine Generation von Rüben entstehen, die Zucker intensiver speichern oder die zu einem früheren Zeitpunkt mit der Zuckerspeicherung beginnen. Es ist denkbar, dass auch anderes Gemüse von der Forschung profitiert. Aus diesem Grund ist die Information auch für Gärtner und Gemüsezüchter interessant.