"Game Changer" für die Kartoffelindustrie entdeckt

"Unser Manuskript lüftet das Geheimnis der "kälteinduzierten Süßung", des lästigsten und teuersten Problems für die kartoffelverarbeitende Industrie"

14.03.2024

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Laut einer neuen Studie, die in einer führenden internationalen Fachzeitschrift der American Society of Plant Biologists veröffentlicht wurde, ist ein kleines genetisches Element die Ursache für ein großes Produktionsproblem bei Kartoffeln.

"Unser Manuskript lüftet das Geheimnis der "kälteinduzierten Süßung" (“cold-induced sweetening”, CIS), des lästigsten und teuersten Problems für die kartoffelverarbeitende Industrie", erklärt Jiming Jiang, korrespondierender Autor von "Molecular dissection of an intronic enhancer governing cold-induced expression of the vacuolar invertase gene in potato", veröffentlicht am 20. Februar in The Plant Cell. "Interessanterweise wird er von einer 200-Bp-Sequenz kontrolliert, die in einem Intron des Gens für vakuoläre Invertase der Kartoffel versteckt ist.

Kartoffeln, eine der weltweit am häufigsten konsumierten und produzierten Nahrungspflanzen, werden in der Regel nach der Ernte viele Monate lang gelagert. Die Landwirte setzen kalte Temperaturen ein, um Krankheiten, Keimung und Erweichung zu verhindern.

Es gibt jedoch noch einen weiteren physiologischen Prozess, wenn Kartoffeln der Kälte ausgesetzt sind. Kalte Temperaturen regen die Knollen dazu an, Stärke in Zucker umzuwandeln. Wenn diese Kartoffeln aus der Lagerung genommen und gebraten werden, führt der angesammelte Zucker dazu, dass sie Acrylamid produzieren und eine unerwünschte dunkelbraun-schwarze Farbe annehmen.

In der Studie identifizierten Jiang und Co-Autoren mehrere DNA-Motive in der 200-bp-Sequenz, die Transkriptionsfaktoren binden, die an der pflanzlichen Reaktion auf Kältestress beteiligt sind. Die Forscher fanden heraus, dass die Mutation dieser kleinen, spezifischen Sequenzen die Kältestressreaktion der Kartoffeln deutlich verringert.

Diese Entdeckung löst ein seit langem bestehendes landwirtschaftliches Problem und legt den Grundstein für eine einfache Verbesserung durch Gen-Editing.

"Ich wurde 1995 von der Abteilung für Gartenbau der Universität von Wisconsin-Madison als Kartoffelzüchter eingestellt", fügte Jiang hinzu. "Die Verbesserung der CIS-Eigenschaft, sowohl durch traditionelle Züchtung als auch durch biotechnologische Verfahren, war eines der wichtigsten Ziele des Züchtungsprogramms."

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Originalveröffentlichung

Xiaobiao Zhu, Airu Chen, Nathaniel M Butler, Zixian Zeng, Haoyang Xin, Lixia Wang, Zhaoyan Lv, Dani Eshel, David S Douches, Jiming Jiang; "Molecular dissection of an intronic enhancer governing cold-induced expression of the vacuolar invertase gene in potato"; The Plant Cell, 2024-2-20

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