Natalie Kaisers Liebe zu Pflanzen begann, als sie als Kind im Bio-Gewächshausbetrieb ihrer Eltern im Bundesstaat New York aufwuchs. Sie absolvierte ihr Grundstudium der Pflanzenwissenschaften mit dem Traum, eine Karriere in der landwirtschaftlichen Betriebsführung zu beginnen. Doch nach einigen Kursen in Genetik entdeckte sie ihre wahre Leidenschaft in der Pflanzenzüchtung.
Als Doktorandin an der Michigan State University (MSU) ist Natalie auf Kartoffeln spezialisiert – insbesondere auf die Untersuchung, welche Gene bestimmte Kartoffeln auf natürliche Weise resistent gegen einen lästigen Kartoffelschädling namens Kartoffelkäfer machen. Dies ist ein nur allzu bekannter Schädling für Hobbygärtner und gewerbliche Kartoffelanbauer gleichermaßen. Durch die Identifizierung der Gene, die dazu führen, dass bestimmte Kartoffeln gegen diesen Schädling resistent sind, können Pflanzenzüchter dann die Kartoffelpflanzen auswählen, die über diese Gene verfügen, und den Erzeugern eine Kartoffel liefern, die ohne Schädlingsbefall gedeihen kann und dabei weniger oder gar keine Pflanzenschutzmittel verwendet. Insektizide. Zusätzlich zur Insektenresistenz nutzen andere Mitglieder des MSU-Teams für Kartoffelzüchtung und -genetik die Pflanzenzüchtung, um Eigenschaften zu verbessern, die vom Ertrag bis zu den Nährwerteigenschaften reichen. Innovature hat mit Natalie gesprochen, um mehr zu erfahren.
Zunächst einmal: Wie würde man Pflanzenzüchtung grundsätzlich definieren?
Pflanzenzüchtung ist in Wirklichkeit eine Erweiterung der Pflanzendomestizierung und die Pflanzendomestizierung ist meiner Meinung nach einer der wichtigsten Meilensteine in der menschlichen Zivilisation. Das Wesentliche bei der Domestizierung von Pflanzen ist die Auswahl von Pflanzen, die Eigenschaften aufweisen, die für den menschlichen Anbau und Verzehr von Vorteil sind. Und dann nutzt die moderne Pflanzenzüchtung einfach unsere Werkzeuge, entweder genetische Werkzeuge oder technologische Werkzeuge, um uns dabei zu helfen, dies effizienter zu tun. Im Grunde sind alle Nutzpflanzen, die wir gerne verzehren und die wir heute in unseren Lebensmittelgeschäften finden, ein Ergebnis moderner Pflanzenzüchtung.
Wie trifft das auf die Lebensmittel zu, die wir heute essen?
Zunächst ist es wichtig zu beachten, dass die Pflanzen, die letztendlich als Lebensmittel im Supermarkt oder auf dem Bauernmarkt dienen, von freigegebenen Sorten stammen, die einen umfassenden Testprozess durchlaufen haben. Der Prozess der konventionellen Pflanzenzüchtung dauert heute sehr lange. Daher dauert es viele Jahre, bis eine Pflanze von Pflanzenzüchtern und Genetikern untersucht wird, um sicherzustellen, dass der Prozess der Schaffung dieser neuen genetischen Kombinationen keine unbeabsichtigten Folgen hat. In der modernen Pflanzenzüchtung haben wir den Vorteil, dass wir in vielen Nutzpflanzen über genetische Marker verfügen, sodass wir die Pflanzen untersuchen können, indem wir sie betrachten und verschiedene Tests durchführen, um ihre chemischen Komponenten zu untersuchen, aber auch indem wir ihre DNA untersuchen und sehen, welche Umlagerungen wir vornehmen Habe dabei neue Kombinationen gemacht.
Wie sieht die Zukunft der Pflanzenzüchtung aus?
Gerade jetzt ist eine sehr aufregende Zeit für die Pflanzenzüchtung. Und es gibt zwei Haupttools, von denen ich begeistert bin. Eine davon ist die Sequenzierung des gesamten Genoms. Das bedeutet, dass wir jetzt in vielen Nutzpflanzen die Möglichkeit haben, relativ kostengünstige Technologien einzusetzen, mit denen wir alle DNA-Basenpaare in einer einzelnen Pflanze untersuchen können. Anstatt nur winzige Regionen zu betrachten, die mit interessierenden Merkmalen verknüpft sind, können wir das gesamte Genom betrachten und beginnen zu verstehen, wie Gene miteinander interagieren.
Die zweite Technologie, die mich begeistert, ist die Genombearbeitung. Und dies, gepaart mit der Sequenzierung des gesamten Genoms, gibt uns die Möglichkeit, wirklich präzise Gentechnik durchzuführen. Dies ermöglicht es, sehr detaillierte Änderungen vorzunehmen und gleichzeitig unbeabsichtigte Folgen zu reduzieren – so können wir ein Produkt liefern, das mehr Menschen effizienter ernährt.
Ist der Einsatz von Genbearbeitung für Anwendungen in der Pflanzenzüchtung sicher?
Wann immer wir ein Lebensmittelprodukt für die Gesellschaft herstellen, gelten die Grundsätze der Lebensmittelsicherheit. Die Genombearbeitung ist nur ein weiteres Werkzeug im Werkzeugkasten der Pflanzenzüchter; es ersetzt nicht die Pflanzenzüchtung. Wenn wir zum Beispiel über Kartoffeln sprechen, haben wir vielleicht eine Sorte, von der wir wissen, dass wir sie lieben, wie Yukon Gold, aber Sie wünschen sich einfach, dass sie ein paar weitere wünschenswerte Eigenschaften hätte – zum Beispiel eine größere Krankheitsresistenz. Die Bearbeitung des Genoms hilft uns dabei, dass wir eine vorhandene Sorte, die uns gefällt, einfach ein paar Änderungen vornehmen können, aber dennoch alle strengen Qualitäts- und Lebensmittelsicherheitsmaßnahmen anwenden, die den Rahmen der Pflanzenzüchtung ausmachen.
Wenn Sie beobachten, wie Bienen in Ihrem Garten umherschwirren, sind Sie Zeuge der Fremdbestäubung in Aktion. Die Bienen kreuzen sich und die daraus entstehenden Samen wachsen und entwickeln sich auf natürliche Weise. Was Pflanzenzüchter tun, ist lediglich ein kritischer Blick auf die Auswahl neuer Kombinationen, die aus kontrollierten Fremdbestäubungen resultieren. Pflanzenzüchter sind hier, um sicherzustellen, dass neue Produkte über Jahre hinweg geprüft, getestet und bewertet wurden. In der Natur hingegen kommt es ständig zu neuen genetischen Kombinationen. Eine der wirklich wichtigen Funktionen der Pflanzenzüchtung besteht darin, ein Überprüfungsprozess für die Öffentlichkeit zu sein.
