Der Zuckergehalt in der Zuckerrübe kann Spitzenkonzentrationen von bis zu 23 Prozent erreichen. Wegen der hohen Konzentration des süßen Stoffes in der Wurzel ist die Pflanze Beta vulgaris für die Zuckerproduktion besonders geeignet. Aber auch für die Herstellung von Bioethanol und Biogas als Energiequelle ist sie von großer Bedeutung. Bisher war allerdings unklar, wie die großen Mengen an Zucker nach und nach in die Speicherorgane der Rübenzellen gelangen. Pflanzenforscher aus Deutschland sind nun einem Zuckertransporter auf die Spur gekommen. Über ihren Fund berichtet das Team im Fachjournal Nature Plants (2015, Bd.1, Nr. 14001). Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) hat die Forscher im Rahmen des Verbundprojekts „Betamorphosis“ mit 1,9 Millionen Euro unterstützt.

Die Zuckerrübe Beta vulgaris ist wegen ihres enormen Zuckergehalts von Europas Äckern nicht mehr wegzudenken. Längst dient die gehaltvolle Knolle – bei Hochleistungssorten lassen sich aus zehn Kilogramm Rübe bis zu 2,3 Kilo Zucker gewinnen - auch in Deutschland nicht mehr nur als Zuckerlieferant, sondern auch als Energiequelle. Die wirtschaftliche Bedeutung der Futterpflanze hat in den vergangenen Jahren immer mehr zugenommen. Nach welchen Prinzipien die Rübe den Zucker speichert, war aber bislang unklar. Pflanzenforscher der Universitäten Erlangen, Kaiserslautern, Köln und Würzburg sind dieser Frage in den vergangenen drei Jahren zusammen mit Teams von KWS Saat und der Südzucker AG nachgegangen. Im Rahmen des vom BMBF geförderten Verbundprojektes „Betamorphosis“ untersuchten sie, wie der Zucker seinen Weg in den Saftspeicher, also die Vakuole, der Rübenzellen findet und dort anhäuft.

Protein während der Zuckerspeicherung aktiv

Wie die Teams unter Federführung von Ekkehard Neuhaus und Rainer Hedrich im Fachjournal Nature Plants berichtet, sammeln die Rübenzellen den Zucker in Form von Saccharose in speziellen Saftspeichern, den so genannten Vakuolen an. Um zu erfahren, wie die Süße dorthin gelangt, betrachteten die Wissenschaftler zunächst das Entwicklungsstadium, in dem die Rübe auf das Programm Zuckerspeicherung schaltet und suchten nach den in dieser Speicherphase besonders aktiven Genen und Proteinen.

Züchtung von noch gehaltvolleren Rüben

Letztlich filterten sie im Abgleich mit Genom-Datenbanken ein Protein heraus, welches das Eindringen von Saccharose in die Speichervakuolen der Zuckerrüben antreibt – das Transportprotein mit dem kryptischen Namen BvTST2.1. Mithilfe der Patch-Clamp-Technik konnten die Forscher zeigen, dass der Transporter selektiv Saccharose in die Vakuole leitet und im Gegenzug Protonen aus der Vakuole hinausbefördert. Auf Grund dieser Kopplung ist es schließlich möglich, dass sich der Zucker in den Rübenvakuolen ansammeln und Spitzenwerte von 23 Prozent erreichen kann. Die Entdeckung dieser Süßstoff-Transporter ist vor allem für die Pflanzenzucht von Bedeutung. „Unsere neuen Erkenntnisse könnten zu Zuckerrüben, Zuckerrohr oder anderen Pflanzen mit noch höherem Zuckergehalt führen – wenn man züchterisch dafür sorgt, dass die Menge der Transporter in den Pflanzen erhöht ist“, so die Forscher.