Biotechnologie/Systembiologie

Hülsenfrüchte, Insekten und Algen gelten seit langem als hochwertige Proteinquellen und können tierische Eiweiße in Lebensmitteln ersetzen. Aber auch Nebenprodukte aus Landwirtschaft und Fischerei sowie Pilze, Bakterien und Mikroalgen erzeugen natürliche Proteine. Im EU-Projekt IMPROVE wollen Forschende aus insgesamt 13 Ländern diese sogenannten Novel Protein Foods nutzen, um neuartige eiweißhaltige Lebensmittel zu entwickeln, sie zu analysieren und ihre Auswirkungen auf Umwelt, Gesundheit und Wirtschaft zu bewerten.

Rund ein Drittel der weltweiten Treibhausgasemissionen entstehen durch die Art und Weise, wie Land bewirtschaftet wird und Lebensmittel produziert werden. Vor allem der Fleischkonsum und die damit verbundene Tierhaltung tragen zu den klimaschädlichen Emissionen bei und erfordern einen Wandel der Ernährungs- und Agrarsysteme. Pflanzenbasierte und biotechnologische Alternativen zu Fleisch, Milch und Co. können dazu einen entscheidenden Beitrag leisten.

Anaerobe Mikroorganismen gehören zu den ältesten Lebewesen der Erde. Da Sauerstoff für sie lebensbedrohlich ist, haben sie spezielle Stoffwechselwege entwickelt, die ihnen ein Überleben in sauerstofffreien Regionen wie im menschlichen Darm oder in vulkanischen Sümpfen ermöglicht. Auch die Fähigkeit, Kohlenstoff zu binden, ist bei anaeroben Mikroorganismen besonders effizient. Hierbei spielt der Enzymkomplex Kohlenmonoxid-Dehydrogenase/Acetyl-CoA-Synthase (CODH/ACS) eine wichtige Rolle.

Ob Hitzestress oder Kälteeinbruch: Pflanzen reagieren oft sehr empfindlich auf schnelle Wetterumbrüche und sorgen damit für Ernteverluste in der Landwirtschaft. Um die Herausforderungen des Klimawandels zu meistern, ist es wichtig, die ablaufenden Mechanismen in den Pflanzenzellen zu kennen. Forschende der Universität Wien und der Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden (HTWD) liefern nun Erkenntnisse, die wegweisend für die Züchtung klimaresistenter Kulturpflanzen sein könnten.

Pflanzen haben im Laufe der Evolution ein ausgeklügeltes System entwickelt, um sich gegen Fressfeinde zu wehren. Doch wie erkennen Pflanzen, von welchem Schädling die Bedrohung ausgeht? Forschende der Universität Hohenheim haben eine Antwort darauf gefunden. Anhand der gentechnisch veränderten Tomatenpflanze Solanum lycopersicum und dem australischen Tabak Nicotiana benthamiana wurde untersucht, wie der Abwehrmechanismus gegen Fressfeinde wie Insekten funktioniert.

Bei der Bierherstellung fallen weltweit jedes Jahr knapp 40 Millionen Tonnen Treber an, davon allein in Deutschland rund 2 Millionen Tonnen. Bisher wird der Reststoff als Tierfutter verwendet oder er landet zur Energieerzeugung in der Biogasanlage. Mit der Verwendung von Biertreber zur Lebensmittelherstellung will das Hamburger Start-up ValueGrain für den nährstoffreichen Rohstoff eine neue Nutzungsoption etablieren. Dafür wurde eine Technologie entwickelt, die Biertreber in ein sogenanntes flüssiges Mehl verwandelt.

Pseudomonas syringae ist ein Bakterium, das verschiedene Pflanzenkrankheiten verursacht und durch den Befall von Nutzpflanzen die Landwirtschaft schädigt. Wie andere Mikroorganismen ist das Bakterium auch in der Lage, eine Vielzahl biologisch aktiver Naturstoffe zu produzieren.

Anaerobe Bakterien zählen zu den ältesten Lebensformen der Erde. Im Vergleich zu anderen Organismen können sie an Orten überleben, wo es keinen Sauerstoff gibt. Für die Forschung sind diese Anpassungskünstler daher von großem Interesse.