Aktuelle Veranstaltungen

Das Bakterium Escherichia coli ist einer der Lieblingsorganismen von Mikrobiologen und Biotechnologen. E. coli lässt sich gut im Labor kultivieren. Es ist dafür bestens erforscht und gut geeignet, um biotechnologische Prozesse umzusetzen. Bislang jedoch nutzt das Bakterium in der Natur wie in der industriellen Anwendung Kohlenhydrate als Quelle für Kohlenstoff. Einem internationalen Forscherteam unter Leitung des Weizman-Instituts in Israel ist es nun gelungen, die Ernährung von E. coli auf Kohlendioxid aus der Luft umzustellen. An der Studie, die im Fachjournal „Cell“ erschienen ist, waren auch Forscher vom Max-Planck-Institut für molekulare Pflanzenphysiologie in Potsdam beteiligt.

Neue Gene für neue Stoffwechselprozesse

Unter natürlichen Umständen wäre das nicht möglich, denn als heterotrophes Bakterium ernährt sich E. coli von organischen Kohlenstoffquellen und besitzt nicht die Gene für jene Enzyme, die autotrophen Bakterien die Verwertung von Kohlendioxid ermöglichen. Die Forscher haben daher zunächst jene Gene dem Genom von E. coli hinzugefügt, die für die Stoffwechselprozesse einer Kohlendioxid-basierten Ernährung erforderlich sind. Einzig für den Energiestoffwechsel benötigt das gentechnisch veränderte Bakterium Format, das ein C-Atom erhält. Allerdings kann der Organismus diesen Kohlenstoff nicht für den Aufbau von Biomasse nutzen.

Meisterwerk der gerichteten Labor-Evolution

Um das Bakterium zu zwingen, Kohlendioxid anstelle von Zuckern zum Wachsen zu verwenden, entfernten die Forscher außerdem die Gene für den Biomasseaufbau mittels Kohlenhydraten. Rund 200 Tage dauerte die gerichtete Evolution im Labor, und nach dieser Zeit hatte E. coli tatsächlich gelernt, sich komplett ohne Kohlenhydrate zu ernähren.

Noch mit negativer CO₂-Bilanz

Forschungsleiter Ron Milo resümierte erfreut, dass er nicht erwartet habe, dass eine so drastische Veränderung der natürlichen Wachstumsprozesse von E. coli möglich wäre. Noch verursacht das Bakterium mehr CO₂ als es verbraucht, weil bei der Energiegewinnung aus Format CO₂ als Stoffwechselprodukt anfällt. Die Forscher zeigen sich jedoch optimistisch, diesen Effekt durch weitere Entwicklungsarbeit reduzieren zu können. Wäre der Punkt erreicht, an dem die Bakterien mehr CO₂ verbrauchen als sie absondern, könnten Unternehmen, die heute schon Stoffe wie Insulin in E. coli herstellen, künftig dafür als Rohstoff Kohlendioxidemissionen aus der Stahl- oder Betonindustrie verwenden.

bl

The bacterium Escherichia coli is one of the favourite organisms of microbiologists and biotechnologists. E. coli is easy to cultivate in the laboratory. It has been well researched and is well suited for the implementation of biotechnological processes. So far, however, the bacterium has used carbohydrates as a source of carbon both in nature and in industrial applications. An international research team led by the Weizman Institute in Israel has now succeeded in converting the diet of E. coli to carbon dioxide from the air. Researchers from the Max Planck Institute for Molecular Plant Physiology in Potsdam were also involved in the study, which appeared in the journal „Cell“.

New genes for new metabolic processes

This would not be possible under natural circumstances, since E. coli is a heterotrophic bacterium that feeds on organic carbon sources and does not possess the genes for the enzymes that enable autotrophic bacteria to utilize carbon dioxide. The researchers have therefore started by adding to the genome of E. coli the genes required for the metabolic processes of a carbon dioxide-based diet. They also inserted a gene that allowed the bacteria to get energy from a readily available substance called formate that can be produced directly from electricity and air and which is apt to “give up” electrons to the bacteria.

A masterpiece of directed lab evolution

Then, in a process called lab evolution, the bacteria were gradually weaned off their primary feeding source sugar. In order to force the bacterium to use carbon dioxide instead of sugars for growth, the researchers also removed the genes for biomass production using carbohydrates. The directed evolution in the laboratory took about 200 days, and after this time E. coli had actually learned to feed completely without carbohydrates.

Still with a negative CO2 balance

Research director Ron Milo was pleased to conclude that he had not expected such a drastic change in the natural growth processes of E. coli to be possible. The bacterium still releases more CO2 than it consumes, because CO2 is produced as a metabolic product during energy production from formate. However, the researchers are optimistic that further development work will be able to reduce this effect. If the point were reached at which the bacteria consume more CO2 than they secrete, companies that already produce substances such as insulin in E. coli could in future use carbon dioxide emissions from the steel or concrete industry as a raw material.

bl/um

Die Industrie setzt zunehmend auf Naturstoffe und entspricht damit dem Wunsch der Verbraucher nach mehr biobasierten und nachhaltig erzeugten Produkten. Vor allem in der Kosmetikbranche sind pflanzenbasierte Produkte und Inhaltsstoffe gefragt. Durch eine neue strategische Partnerschaft mit der französischen Firma Plant Advanced Technologies (PAT) will der Schweizer Chemiekonzern Clariant sein Engagement auf diesem Geschäftsfeld nun ausbauen.

Substanzen aus Pflanzenwurzeln für Kosmetik gewinnen

Wie das Unternehmen Ende November bekannt gab, sieht die Allianz die gemeinsame Entwicklung bestimmter Pflanzeninhaltsstoffe sowie deren Exklusivvertrieb durch Clariant vor. Die Partnerschaft soll die Stärken beider Partner herausstreichen: Die Technologien von PAT zur Erforschung und Herstellung wertvoller Substanzen aus Pflanzenwurzeln gelten als nachhaltig. Mit Clariants Marketing- und Vertriebsexpertise sollen die neuen Premiumprodukte erfolgreich im Markt eingeführt werden.

Im Fokus steht vor allem das Geschäft mit Körperpflegeprodukten: „Wir liefern der Kosmetikbranche Premiumwirkstoffe durch einen überwachten und kontrollierten Prozess, der auf die Gewinnung der unzugänglichsten und gleichzeitig reichhaltigsten Bestandteile von Pflanzen abzielt – der Wurzeln”, so Christian Vang, Leiter der Geschäftseinheit Industrial & Consumer Care (ICS) bei Clariant.

Pflanzen schwitzen Inhaltsstoffe aus

Die Technologie des sogenannten Plant Milking beruht auf der Kultivierung von Pflanzen unter aeroponischen Bedingungen. Aeroponik ist eine bestimmte Form der Hydrokultur, bei der die Nährlösung für die Wurzeln mittels Hochdruckdüsen oder Sprinklern in Luft vernebelt und ausschließlich im Wurzelbereich verteilt wird. Der Vorteil: Die Wurzeln wachsen stärker als die oberirdischen, grünen Teile der Pflanze. An die Inhaltsstoffe der Wurzeln kommt PAT aufgrund eines physiologischen Prozesses: Über die sogenannte Exsudation, das Ausschwitzen, scheidet die Pflanze unterschiedliche Verbindungen wie einfache Zucker, Aminosäuren, Fettsäuren oder organische und anorganische Säuren über die Wurzel aus.  

Dank der Plant-Milking-Technologie sind mehrere Ernten pro Jahr möglich. Die nach der Aeroponik-Methode angebauten Pflanzen werden auch nicht zerstört: Die Wurzeln können praktisch unendlich oft nachwachsen. Welche Pflanzen zum Einsatz kommen und vor allem welche für die Kosmetikindustrie interessanten Verbindungen gewonnen werden sollen, gaben PAT und Clariant noch nicht bekannt. Auch der deutsche Chemiekonzern BASF kooperiert seit einigen Jahren mit dem französischen Unternehmen PAT – unter anderem bei der Entwicklung neuer Fungizide.

PAT-Aktienkurs steigt

Clariant wird im Rahmen einer Kapitalerhöhung rund 10% der Anteile der 2005 gegründeten französischen Firma halten. Am Börsenkurs von PAT (EPA:ALPAT) an der Alternext Paris ist abzulesen, dass diese Nachricht für Optimismus sorgt: In der letzten Novemberwoche stieg der Kurs um rund 30% auf 18,60 Euro.

ml/bb

The industry is relying more and more on natural substances and, with this, satisfying consumer demand for more biobased and sustainably produced products. Plant-based products and ingredients are particularly in demand in the cosmetics industry. Through a new strategic partnership with the French company Plant Advanced Technologies (PAT), the Swiss chemical group Clariant intends to expand its involvement in this business field.

Obtaining substances for cosmetics from plant roots

As the company announced at the end of November, the alliance includes the joint development of certain plant ingredients and their exclusive distribution by Clariant. The partnership will highlight the strengths of both partners: PAT's technologies for researching and producing valuable substances from plant roots are regarded as sustainable. With Clariant's marketing and sales expertise, the new premium products are to be successfully launched on the market.

The collaboration mainly focuses on the personal care business. "We will provide premium active ingredients to the cosmetic market through a monitored and controlled process that explores the most difficult-to-access and richest parts of plants: the roots," says Christian Vang, Global Head of Business Unit Industrial & Consumer Care business unit.

Plants exude ingredients

The technology of Plant Milking is based on the cultivation of plants under aeroponic conditions. Aeroponics is a specific form of hydroponics in which the nutrient solution for the roots is atomized in air by means of high-pressure nozzles or sprinklers and distributed exclusively in the root area. The advantage: The roots grow stronger than the above-ground, green parts of the plant. PAT obtains the constituents of the roots through a physiological process: the plant excretes various compounds such as simple sugars, amino acids, fatty acids or organic and inorganic acids via the root via so-called exudation.

Thanks to plant milking technology, several harvests per year are possible. The plants cultivated according to the aeroponics method are not destroyed, either: the roots can grow back virtually indefinitely. PAT and Clariant have not yet announced which plants will be used and, above all, which compounds will be of interest to the cosmetics industry.

The German chemical company BASF has already been cooperating with the French company PAT for several years - among other things in the development of new fungicides.

PAT share price rises

Clariant will hold around 10% of the shares in the French company founded in 2005 as part of a capital increase. The share price of PAT (EPA:ALPAT) on Alternext Paris shows that this news is giving rise to optimism: in the last week of November, the share price rose by around 30% to 18.60 euros.

ml/bb

Astin ist ein pflanzlicher Wirkstoff, dem heilende Kräfte zugeschrieben werden – auch im Kampf gegen Krebs. Eine Quelle dieses Arzneistoffes ist die Tataren-Aster Aster tataricus. Die Heilpflanze, die in den höheren Lagen Asiens beheimatet ist, wird vor allem in der traditionellen chinesischen Medizin eingesetzt. Einem Forschungsteam der Universität Tübingen und der TU Dresden ist es nun gelungen, Astine aus der Pflanze zu isolieren, zu kultivieren und in größeren Mengen biotechnologisch herzustellen.

Untermieter produziert Astine

Die wichtigste Erkenntnis gewann das Team gleich zu Beginn der Studie: Die Forscher fanden heraus, dass die Tatarische-Aster die Astine gar nicht selbst produziert. Der Wirkstoff wird vielmehr von einem Pilz hergestellt, der als Untermieter im Gewebe der Blütenstände der Pflanze lebt. „Für die Entwicklung eines biotechnologischen Verfahrens muss man die beteiligten Gene und den Stoffwechselweg kennen, über den ein Naturstoff gebildet wird“, erklärt der Tübinger Mikrobiologe Thomas Schafhauser. „Vergleiche mit teilweise ähnlichen Naturstoffen deuteten auf Bakterien oder Pilze als Produzenten des Astins hin.“

Pilz ohne Wirtspflanze kultiviert

So stießen die Forscher schließlich auf den in der Tataren-Aster lebenden Pilz C. asteris. Diesen Pilz namens Cyanodermella asteris konnte das Forscherteam um Schafhauser isolieren und unabhängig von der Wirtspflanze in einer Nährlösung kultivieren. „Außerdem wurde das Pilzgenom vollständig sequenziert“, sagt Schafhauser.

Symbiose zwischen Pilz und Pflanze

Die Ergebnisse der Studie wurden im Fachjournal PNAS veröffentlicht. Diese belegen auch, dass die Tataren-Aster ohne den Pilz C. asteris überhaupt kein Astin produziert. Erst durch die Infektion der Pflanze mit dem Pilz ließ sich diese Funktion wiederherstellen. „Außerdem enthielten diese Pflanzen die Variante Astin A, die der Pilz, wenn er einzeln kultiviert wurde, nicht bilden konnte“, berichtet Linda Jahn von der TU Dresden, die an der Studie beteiligt war. „Wir gehen davon aus, dass Pilz und Pflanze hier im Sinne einer Symbiose zu beiderseitigem Vorteil zusammenarbeiten und die Pflanze ein Signal zur Herstellung des Astins A gibt oder selbst das Astin aus dem Pilz weiter verarbeitet“, erläutert Jahn.

Inwiefern die Tataren-Aster von dieser Symbiose selbst profitiert, ist noch nicht erforscht. Die Wissenschaftler vermuten, dass sie der Wirkstoff gegen Fressfeinde oder Krankheitserreger schützen könnte.

bb

Astin is a herbal agent to which healing powers are attributed - not least in the fight against cancer. One source of this medicinal substance is Aster tataricus, also known as Tatarinow's aster. This medicinal plant, which is native to the higher altitudes of Asia, is used primarily in traditional Chinese medicine. A research team from the University of Tübingen and the Technical University of Dresden has now succeeded in isolating astins from the plant, cultivating them and producing them in larger quantities using biotechnology.

Subtenant produces astins

The team made the biggest discovery right at the outset: The researchers found that the asters do not produce the astins themselves. Instead, the active ingredient is produced by a fungus that lives in the tissue of the flowers. "In order to develop a biotechnological process, we need to know which genes are involved and the metabolic pathway leading to production of the required substance," explains Tübingen microbiologist Thomas Schafhauser. "Comparisons with similar substances indicate that bacteria or fungi make astins."

Fungus cultivated without host plant

This is how the researchers finally came across the fungus C. asteris, which lives in the Tatarinow's aster. Schafhauser and his team were able to isolate this fungus, called Cyanodermella asteris, and cultivate it in a nutrient solution independently of the host plant. "In addition, we fully sequenced the fungal genome," said Schafhauser.

Symbiosis between fungus and plant

The results of the study were published in the journal PNAS. They also prove that Tatarinow's asters without the fungus C. asteris produce no astin at all. Only by infecting the plants with the fungus could this function be restored. "Furthermore, these plants contained the variant astin A, which the fungus could not produce when cultivated individually," reports Linda Jahn from the Technical University of Dresden, who was involved in the study. "We assume that the fungus and the plant work together to their mutual advantage in symbiosis, and that the plant gives a signal for the production of astin A or processes the astin from the fungus itself," explains Jahn.

To what extent the Tatarinow's aster itself benefits from this symbiosis has not yet been investigated. The scientists assume that the active substance might protect the aster against predators or pathogens.

bb/um

Der European Circular Bioeconomy Fund (ECBF) nimmt weiter Formen an: Die Europäische Kommission und die Europäische Investitionsbank (EIB) haben Ende November bekanntgegeben, wer den Wachstumsfonds lenken wird: Demnach wird die Investmentbank Hauck & Aufhäuser Fund Services S.A. das Fondsmanagement übernehmen. Leiter der ECBF Management GmbH mit Sitz in Luxemburg wird Michael Brandkamp, der langjährige Geschäftsführer des High-Tech Gründerfonds (HTGF).

Zielvolumen von 250 Mio. Euro angepeilt

Der neue Fonds will private Investitionen in Innovationen für die biobasierte Kreislaufwirtschaft fördern und schafft den Zugang zu Finanzmitteln – in Form von Eigen-, Fremd- oder Quasi-Eigenkapital – für Unternehmen und Projekte zu Bioökonomie und Kreislaufwirtschaft unterschiedlicher Größe.

Ziel des Instruments ist es, die Finanzierungslücke innovativer Projekte von der Demonstrations- bis zur Kommerzialisierungsphase zu überbrücken. Das ECBF-Management wird Mittel von öffentlichen und privaten Investoren mit einem Zielvolumen von 250 Mio. Euro einsammeln. Bereits im ersten Quartal 2020 soll das Ziel erreicht werden, heißt es in der Mitteilung der EIB.

Der Löwenanteil stammt von der EIB

Als Hauptinvestor fungiert die EIB. Sie wird den Fonds mit bis zu 100 Mio. Euro ausstatten, die aus dem Budget der EU-Finanzierungsinitiative InnovFin stammen. Zu den weiteren potenziellen Investoren zählen nationale Förderbanken in EU-Ländern, Industrieinvestoren und weitere Finanzinvestoren. Die Einrichtung des Fonds ist auch Teil der neuen Bioökonomie-Strategie der Europäischen Kommission. Hier ist noch von der Circular Bioeconomy Thematic Investment Plattform die Rede.

Carlos Moedas, der bis Ende November für Forschung, Wissenschaft und Innovation zuständige EU-Kommissar, sagte: „Eine nachhaltige Bioökonomie hat das Potenzial, eine wichtige Rolle für den europäischen Green Deal zu spielen. Das wird uns helfen, unsere Ziele in den Bereichen Umwelt, Klima und Biodiversität im Einklang mit den UN-Nachhaltigkeitszielen zu erreichen. ECBF wird die Finanzierungslücken schließen und private Investments anziehen, die biobasierte Innovationen näher in Richtung Markt bringen.“

Große Chancen in einer Industrie im Wandel

„Mit dem ECBF haben wir einen wichtigen Meilenstein erreicht, um sicherzustellen, dass bahnbrechende Projekte in diesem Sektor die erforderliche Finanzierung erhalten“, sagte der für Landwirtschaft und Bioökonomie zuständige Vizepräsident der EIB, Andrew McDowell.

Michael Brandkamp, der Leiter des ECBF, sagte: „Es ist eine große Ehre und Privileg sowie eine unternehmerische Verpflichtung für uns, von der EIB ausgewählt zu werden, um diese sehr wichtige Fondsinitiative zu verwalten. In der sich wandelnden Industrie sehen wir große Finanzierungsmöglichkeiten in Europa, die zu einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft beitragen. Mit mehr als 30 Jahren Investment-Erfahrung verfügt das ECBF-Team über die richtigen Qualifikationen, um den Fonds professionell zu managen.“ Brandkamp wird für seine neue Aufgabe den High-Tech Gründerfonds verlassen, wie der HTGF auf Anfrage von bioökonomie.de mitteilte. Mehr als 14 Jahre war er HTGF-Geschäftsführer. Der HTGF ist Deutschlands aktivster und größter Frühphaseninvestor von Wagniskapital und richtet sich an junge, innovative Hightech-Start-ups aller Branchen – darunter Unternehmen in den Life Sciences.

pg

In addition, the GBS program will include different perspectives on bioeconomy innovations for the market and investment developments, for instance in the alternative protein area. Several high-level representatives from policy, science, business and industry will take part, among them the following: 

• Emily Chew, Global Head of Sustainability for Investment Management at Morgan Stanley
• Ray Dhirani, Head of Sustainable Finance, WWF-UK
• Agnes Matilda Kalibata, President of the Alliance for a Green Revolution in Africa (AGRA)
• Anja Karliczek, German Federal Minister for Education and Research
• Julia Klöckner, German Federal Minister of Food and Agriculture
• Emily LeProust, CEO, Co-founder and Director of Twist Bioscience
• Ipshita Mandal-Johnson, Global Bio Fund
• Frank Rijsberman, Director-General of the Global Green Growth Institute (GGGI)
• Jeffrey Sachs, Director of the Center for Sustainable Development at Columbia University
• Hiroyuki Kojima, Chief Innovation Officer, Ajinomoto Co., Inc 
• Elspeth MacRae, Steering Group Member, IAC | Chief Innovation and Science Officer, SCION 
• Marcus Remmers, Chief Technology Officer, Royal DSM 
• Virgilio Mauricio Viana, Director General of the Sustainable Amazon Foundation (FAS) 
• Brendan Edgerton, Director, Circular Economy at World Business Council for Sustainable Development 
• Louise Fresco, President, Wageningen University 
• Mary Maxon, Steering Group Member, IAC | Associate Laboratory Director for Biosciences, Lawrence Berkeley National Laboratory 
• Michal Devir, Co-Founder and General Managing Partner at Rimonim Agro VC

Sie gelten als proteinreich, fettarm und könnten ein wichtiger Nahrungsmittelrohstoff der Zukunft sein: Insekten. Lange waren Grillen, Mehlwürmer und Co. jedoch Tieren als Futtermittel vorbehalten. Mit der neuen Novel-Food-Verordnung hat die EU 2018 den Weg für Insekten als Lebensmittel frei gemacht. Vor allem Start-ups haben diese Nische für sich entdeckt und gehen mit neuartigen Lebensmitteln wie Insekten-Burgern oder Fitnessriegeln voran. Mit der Native Food GmbH steht nun ein weiteres Start-up in den Startlöchern, um den Markt mit Insekten-Food zu bereichern.

Cracker aus Grillenmehl mit Kräutern

Das Team um Start-up-Gründer Camilo Carrillo Wilisch tüftelt seit knapp zwei Jahren an einem Cracker aus Grillenmehl, der in zwei verschiedenen Geschmacksrichtungen – Rosmarin und Zwiebel-Kräuter – nun den Markt erobern soll. Die proteinreiche Knabberei namens Pinaks besteht neben Insektenmehl und Kräutern nur noch aus glutenfreien Haferflocken.

Crowdfunding-Kampagne läuft

Auf der Crowdfunding-Plattform Startnext sucht das Berliner Team derzeit nach Investoren. Seit Beginn der Kampagne Mitte Oktober konnte Native Food bereits 180 Unterstützer überzeugen und mit 6.587 Euro mehr als die Hälfte des anvisierten Fundingziels von 10.000 Euro einwerben.

Produktion der ersten großen Charge geplant

Mit dem eingesammelten Geld will das Start-up die industrielle Produktion der ersten großen Charge seiner Insektencracker finanzieren und somit eine Alternative zu herkömmlichen Snacks bieten. Die Kampagne bei Startnext läuft noch bis zum 20. November 2020.

bb

Considered high in protein and low in fat, they could be an important food raw material of the future: insects. For a long time, however, crickets, mealworms and the like were reserved for animals as animal feed. With the new Novel Food Regulation, the EU has cleared the ground for insects as food in 2018. Start-ups in particular have discovered this niche for themselves and are moving forward with novel creations such as insect burgers or fitness bars. With Native Food GmbH another start-up is now ready to enrich the market with insect food.

Crackers made from cricket flour with herbs

The team around start-up founder Camilo Carrillo Wilisch has been experimenting on a cracker made of cricket flour for almost two years now, which is now set to conquer the market in two different flavours - rosemary and onion herbs. The high-protein nibble called Pinaks consists of gluten-free oat flakes in addition to insect meal and herbs.

Crowdfunding campaign running

The Berlin team is currently looking for investors on the crowdfunding platform Startnext. Since the beginning of the campaign in mid-October, Native Food has already managed to convince 180 supporters and, with 6,587 euros, has raised more than half of the targeted funding target of 10,000 euros.

Production of the first large batch planned

With the money raised, the start-up company intends to finance the industrial production of the first large batch of its insect crackers and thus offer an alternative to conventional snacks. The campaign at Startnext will run until 20 November 2020.

bb

Im Januar 2021 fällt der Startschuss für den nunmehr zweiten Durchgang beim Hallenser Weinberg Campus Accelerator. Dieses Mal werden Start-ups und Gründungswillige gesucht, die Ideen und Konzepte aus den Bereichen Greentech, Bioeconomy und New Materials voranbringen wollen. Interessierte können sich dafür noch bis zum 25. November 2020 beim Weinberg Campus Accelerator bewerben.

Viermonatiges Intensivprogramm

Im ersten Durchlauf, der Ende November endet, wurden bereits sechs Teams durch professionelles Coaching und maßgeschneiderte Workshops betreut. Die neuen Teams erwartet im kommenden Jahr ein ebenso anspruchsvolles viermonatiges Intensivprogramm zu Themen wie Geschäftsmodellentwicklung, Finanzierung, Zertifizierung, Upscaling oder auch Marketing & Sales. Auch werden sie bei der Gestaltung von Workshopinhalten einbezogen und profitieren von Netzwerkveranstaltungen, bei denen wichtige Kontakte geknüpft werden können.

Wegbegleiter für Tech-Start-ups

Der Weinberg Campus ist das erste Accelerator-Programm für Tech-Start-ups in Sachsen-Anhalt. Ziel ist es, die Start-ups bei der Weiterentwicklung ihrer Ideen bis zur Marktreife zu unterstützen. Bewerben können sich wissens- und technologiebasierte Projekte und Start-ups, die kurz vor der Gründung stehen und nicht älter als fünf Jahre sind.

Das Accelerator-Programm ist Teil des Projektes „AIMS plus Startup- & Growth-Accelerator" und wird vom Land Sachsen-Anhalt und dem Europäischen Sozialfonds (ESF) gefördert sowie von der TGZ Halle Technologie- und Gründerzentrum Halle GmbH koordiniert.

Moderne Hochleistungssorten von Getreide- und anderen Nahrungspflanzen sind wahre Produktivitätswunder. Im Verlauf der Züchtung wurden sie dafür optimiert, unter den typischen Wachstumsbedingungen maximale Erträge zu liefern. Doch die meist eingesetzte Methode der Hybridzüchtung führte auch dazu, dass die genetische Variabilität dieser Sorten verarmte. Dadurch können sich heutige Hybridsorten oft schlecht auf veränderte Umweltbedingungen einstellen, wie sie durch den Klimawandel bereits auftreten. Mehr Dürren, verschobene Jahreszeiten oder neue Schädlinge und Krankheiten gefährden die Ernten und damit die Versorgungssicherheit.

Wertvolle Genbanken

Fachleute für Pflanzenzüchtung an der Technischen Universität München (TUM) haben nun im Fachjournal „Nature Communications“ eine Methode vorgestellt, wie moderne Sorten besser an künftige Herausforderungen angepasst werden können. Die Fachleute griffen dazu auf die genetische Information von alten Landrassen zurück, die in Saatgutbanken gelagert sind. In diesen Landrassen sind oft noch nützliche Eigenschaften vorhanden, die später im Verlauf der Züchtung verlorengingen.

„Wir haben gezeigt, wie man neue genetische Variationen für wichtige Merkmale in der landwirtschaftlichen Produktion findet. Die Variation in diesen Merkmalen wird von vielen Genen bestimmt und ist im aktuellen Zuchtmaterial nur unzureichend vorhanden“, erläutert Manfred Mayer, Erstautor der Studie. „Damit eröffnet sich der Weg, neue klimaverbesserte Hybridsorten zu entwickeln.“

Kältetoleranz als Beispiel

Dass diese Methode funktioniert, hat das Forschungsteam am Beispiel der Kältetoleranz bei Mais demonstriert. Mais leidet darunter, wenn er während der Blüte Hitze oder Dürre ausgesetzt ist. Verträgt die Pflanze Kälte besser, kann die Aussaat früher im Jahr beginnen und die Blüte ist bereits erfolgt, bevor die jahreszeitlich bedingten Hitze- oder Dürrephasen auftreten. Anhand einer Vorauswahl wurden drei Landrassen an mehren europäischen Standorten mit unterschiedlichen klimatischen Bedingungen angebaut.

Dabei wertete das Team neben der Jugendentwicklung der Pflanzen Wuchshöhe und -form, Blühzeitpunkt und Windstabilität aus. Durch den Vergleich der Standorte und mithilfe molekularbiologischer Methoden brachten sie die jeweiligen Eigenschaften mit genetischen Merkmalen in Verbindung. Diese könnten nun auf züchterischem Weg genutzt werden, um bestehenden Hybridsorten die verlorengegangenen Fähigkeiten zurückzugeben.

bl

Modern high-yielding varieties of grain and other food crops are true miracles of productivity. Through breeding, they have been optimized to deliver maximum yields under typical growing conditions. But the most widely used method of hybrid breeding has also led to a depletion of the genetic variability of these varieties. As a result, today's hybrid varieties are often poorly able to adapt to changing environmental conditions, such as those already occurring due to climate change. More droughts, shifted seasons or new pests and diseases threaten harvests and thus security of supply.

Valuable gene banks

In the scientific journal „Nature Communications“, experts in plant breeding at the Technical University of Munich (TUM) have now presented a method for better adapting modern varieties to future challenges. The experts used the genetic information of old landraces stored in seed banks. These landraces often still contain useful traits that were later lost in the course of breeding.

"We have shown how to find new genetic variation for important traits in agricultural production. Variation in these traits is determined by many genes and is insufficiently present in current breeding material," explains Manfred Mayer, lead author of the study. "This opens the way to develop new climate-improved hybrid varieties."

Cold tolerance as an example

The research team demonstrated that this method works using the example of cold tolerance in corn. Corn suffers when exposed to heat or drought during flowering. If the plant tolerates cold better, sowing can begin earlier in the year and flowering has already occurred before the seasonal heat or drought episodes occur. Based on a pre-selection, three landraces were grown at several European locations with different climatic conditions.

In addition to the plants' juvenile development, the team evaluated growth height and shape, flowering time and wind stability. By comparing the locations and using molecular biology methods, they linked the respective characteristics to genetic traits. These could now be used in breeding to restore the lost abilities to existing hybrid varieties.

bl

Die Landwirtschaft muss umweltfreundlicher und nachhaltiger werden. Dieses Ziel hat sich die Europäische Union bereits früh gesetzt und stieß 2010 die europäische Initiative zur Gemeinsamen Programmplanung (Joint Programming Initiative, JPI) mit dem Thema Landwirtschaft, Ernährungssicherung und Klimawandel (Agriculture, Food Security and Climate Change (FACCE-JPI) an. Die Initiative hat das Ziel, Beiträge zur Lösung der gesellschaftlichen Herausforderung der Ernährungssicherung im Kontext des Klimawandels, der Globalisierung, der Verknappung natürlicher Rohstoffe wie fossile Energieträger, Wasser, Düngemittel und Ackerfläche sowie des demographischen Wandels, zu leisten. Deutschland ist eines von insgesamt 24 Ländern, die sich seither am Aufbau eines integrierten Europäischen Forschungsraums beteiligen. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) beteiligen sich gemeinsam in der europäischen Initiative.

Online-Debatte über nachhaltige Zukunft

Anlässlich ihres zehnjährigen Bestehens lädt die Initiative im Rahmen einer virtuellen Feier zu einer zweitägigen wissenschaftspolitischen Diskussion. Unter dem Motto „Eine Welt im Wandel: Reise in eine nachhaltige Zukunft“ werden am 26. und 27. November 2020 politische Entscheidungsträger, Interessenvertreter und Forschende online über neue Wege zur Sicherung der Nahrungsmittelproduktion diskutieren, wissenschaftliche Prioritäten für eine gesellschaftliche Debatte sowie neue Forschungs- und Innovationsmaßnahmen ausloten und wissensbasierte Politikstrategien für eine nachhaltige Zukunft definieren.

FACCE-JPI stellt neue Forschungsagenda vor

Am ersten Sitzungstag wird über die Frage diskutiert, wie das Lebensmittelsystem Europas unter Berücksichtigung der europäischen Ressourcen, der Widerstandsfähigkeit, der Produktion, dem Verbrauch, den Entscheidungen der Verbraucher und der geografischen Ausgewogenheit verändert werden kann. Welche Auswirkungen die Ergebnisse der durch FACCE-JPI geförderten Forschungsprojekte auf den politischen Dialog und den Europäischen Diskurs haben können, steht im Fokus einer Debatte am zweiten Tag. Ein Höhepunkt des Events: die Vorstellung der neuen strategischen Forschungsagenda von FACCE-JPI. Sie definiert konkrete Forschungsziele der Initiative, um den Übergang zu einer nachhaltigen Wirtschaftsweise innerhalb Europas voranzubringen.

Für Saatgutbanken, Saatgutzüchter, aber auch für Landwirte ist es essentiell zu wissen, ob bestimmtes Saatgut noch keimfähig ist. Jährlich werden deshalb Millionen Keimfähigkeitstests durchgeführt. Je nach Methode werden dabei die Samen verbraucht, und das Resultat lässt unter Umständen Wochen auf sich warten. Eine Ausgründung der Universität Osnabrück hat nun ein neues Testverfahren vorgestellt, das schon nach vier Stunden ein Ergebnis liefert, ohne dabei das Saatgut zu beschädigen. Bereits vor einem Jahr hatte das Forschungsteam den Ansatz wissenschaftlich publiziert.

Test erkennt Alterungssubstanzen

„Für den jetzt in Osnabrück entwickelten, einfach durchzuführenden und zuverlässigen Test wird zu einzelnen Samen eine Testflüssigkeit gegeben. Ein Farbumschlag zeigt dann die Keimfähigkeit an“, erklärt der Pflanzenwissenschaftler Klaus Mummenhoff. Eine blaue Testflüssigkeit zeige voll vitale und keimfähige Samen an, eine pinkfarbene bereits gealterte und nur bedingt keimfähige Samen, während eine farblose Lösung stark geschädigte bis abgestorbene Samen anzeige. Dabei reagiert die Testflüssigkeit auf organische Substanzen, die von den Samen infolge des Alterungsprozesses freigesetzt werden.

Zum Patent angemeldet

„Wir besitzen mit diesem Test ein Alleinstellungsmerkmal“, freut sich Mummenhoff. Die Universität hat die Methode daher zum Patent angemeldet. Damit der Schnelltest künftig komfortabel in der Praxis eingesetzt werden kann, will das Start-up seedalive seinen Kunden ermöglichen, die Tests vor Ort selbst durchzuführen. Dazu erhalten Händler oder Landwirte ein Chemikalienpaket mit entsprechender Anleitung und begleitender Smartphone-App, um die Ergebnisse auszuwerten. „Im kommenden Jahr wollen wir unseren Test in Kooperation mit dem Osnabrücker Start-up seedforward für Raps und Mais zur Marktreife bringen“, erläutert Mummenhoff die weitere Planung.

Start-up-Preis und EXIST-Stipendium

Aufmerksamkeit ist dem Forscherteam jedenfalls sicher. Erst gab es für das Start-up den „Innovate German Agri Start-up Award“ der Osnabrücker Initiative „Innovate!“. Neben den damit verbundenen 3.000 Euro Preisgeld erhält die Firma außerdem Unterstützung durch ein EXIST-Stipendium des Bundeswirtschaftsministeriums. Beraten wird sie außerdem von Mentoren der Universität Osnabrück und dem Osnabrücker Seedhouse, einem Brutkasten für Jungunternehmen.

bl

For seed banks, seed breeders, but also for farmers, it is essential to know whether certain seeds can still germinate. Millions of germination tests are therefore carried out every year. Depending on the method used, the seeds are used, and the results can take weeks. A spin-off of the University of Osnabrück has now presented a new test procedure that provides a result after only four hours without damaging the seed.

Test detects ageing substances

"The easy-to-use and reliable test is performed by adding a test fluid to individual seeds. A colour change then indicates the germination capacity," explains plant scientist Klaus Mummenhoff. A blue test liquid indicates fully vital and germinable seeds, a pink-coloured one already aged and only partially germinable, while a colourless solution indicates severely damaged to dead seeds. The test liquid reacts to organic substances released by the seeds as a result of the ageing process.

Patent pending

"This test gives us a unique selling point," says Mummenhoff happily. The university has therefore applied for a patent for the method. To ensure that the rapid test can be used conveniently in practice in the future, the start-up company seedalive wants to enable its customers to carry out the tests themselves on site. Retailers or farmers will then receive a chemical package with appropriate instructions and an accompanying smartphone app for evaluating the results. "In cooperation with the Osnabrück-based start-up seedforward, we want to bring our test to market maturity for rapeseed and corn next year," Mummenhoff explains the further planning.

Start-up Prize and EXIST Scholarship

In any case, the research team attracts attention. First, the start-up received the "Innovate German Agri Start-up Award" from the Osnabrück-based initiative "Innovate!”. In addition to the associated 3,000 euros in prize money, the company also receives support from an EXIST scholarship from the Federal Ministry of Economics. Furthermore, it is advised by mentors from the University of Osnabrück and the Osnabrück Seedhouse, an incubator for young companies.

bl