Wie kommt der Zucker in die Rübe?

FAU-Forscher finden Mechanismus, der die Wurzel süß macht

Wie kommt der Zucker in die Rübe? Dieser Frage sind Forscher des Lehrstuhls für Molekulare Pflanzenphysiologie der FAU gemeinsam mit Kollegen der Universitäten Kaiserslautern, Köln und Würzburg sowie in Kooperation mit der Südzucker AG und der KWS Saat AG nachgegangen. Entdeckt haben sie einen bisher unbekannten Mechanismus, mit dessen Hilfe man Rüben künftig noch zuckerhaltiger machen könnte. Die Ergebnisse haben die Wissenschaftler jetzt im Fachmagazin „Nature Plants“ veröffentlicht. (DOI: 10.1038/nplants.2014.1)

Die Zuckerrübe, Fachleute nennen sie Beta vulgaris, ist neben dem Zuckerrohr die wichtigste Nutzpflanze, aus der Zucker gewonnen wird. Außerdem lässt sich aus der weißen Wurzel auch Ethanol – also Bio-Kraftstoff – produzieren. Dabei beweisen sich die Rüben als echte Kraftwerke: Eine frische, durch klassische Züchtung gewonnene Hochleistungsrübe kann zu rund einem Fünftel aus Zucker bestehen. Das macht die Zuckerrübe zu einem wichtigen Wirtschaftsfaktor für den ländlichen Raum.

Angeregt durch die Energie des Sonnenlichts verwandeln die grünen Blätter der Rübe das Kohlendioxid der Luft zusammen mit Wasser aus dem Boden in Saccharose. Diesen Zucker lagert die Pflanze als Energiereserve in ihrer Wurzel ein. Doch was auf molekularer Ebene passiert, wenn die Rübe ihre enormen Zuckerspeicher füllt, konnte die Wissenschaft bisher nicht erklären. Drei Jahre lang haben die FAU-Forscher zusammen mit ihren Kollegen versucht, eine Antwort zu finden. Ihre Arbeiten wurden unterstützt vom Bundesforschungsministerium.

Ein Eiweiß steuert den Zuckertransport

Entdeckt haben sie nun ein bisher unbekanntes Protein, das Zucker in die Vakuolen der Rübenzellen transportiert. Die Vakuolen sind ein wichtiges Zellorgan und Bestandteil einer jeden Pflanzenzelle. In den Zellen der Rüben wirken sie wie mächtige Vorratsspeicher, die den Zucker im ersten Jahr des Wachstums aufnehmen. Bei der Verarbeitung der Rüben wird der Zucker dann aus diesen Speichern freigesetzt und beim anschließenden Verdampfen des Wassers auskristallisiert. Den Wissenschaftlern ist es gelungen, das Transportprotein zu identifizieren und molekular zu charakterisieren, das den Zucker in die Vorratsspeicher hineintransportiert.

Nun hat sich die Forschergruppe zum Ziel gesetzt, Rüben zu züchten, die mehr von diesem Protein produzieren und damit noch größere Mengen Zucker speichern können. „So könnten die Bauern landwirtschaftliche Flächen viel effektiver nutzen und mehr Zucker und Ausgangsmaterial für Bio-Kraftstoffe liefern“, sagt Biologin Dr. Petra Wirsching von der Universität Erlangen-Nürnberg.

Weitere Informationen:

Dr. Petra Wirsching
Tel.: 09131/85-28200
petra.wirsching@fau.de

Prof. Dr. Norbert Sauer
Tel.: 09131/85-28211
norbert.sauer@fau.de

*Bildnachweis: Ausschnitt aus Zuckerrübe, fotografiert auf einem Feld im nördlichen Baden-Württemberg (Deutschland) von 4028mdk09 CC BY-SA 3.0