Mehr Zucker in die Rübe bringen

Kommt die Winterrübe?

Honig ist das älteste Süßungsmittel der Menschen. Als die Europäer im 11. Jahrhundert Rohrzucker aus dem arabischen Raum für das Süßen der Speisen nutzen, war Zucker noch wertvoll und teuer. Der Apotheker Andreas Sigismund Markgraf wies dann 1747 in der Runkelrübe erstmals Zucker nach und Franz Carl Achard baute 1801 die erste industrielle Pruduktion von Zucker aus der Rübe auf. In Europa leitete das den Niedergang des importierten Rohrzuckers ein. Heute wird rund ein Drittel des weltweiten Zuckers aus den Rüben gewonnen. Aus einem Hektar Zuckerrüben gewinnt die Industrie rund zehn Tonnen Zucker.

Blühen braucht Kälte

Die Zuckerrübe gehört zu den Gänsefußgewächsen und wird heute im Frühling mit modernen Einzelkornsämaschinen ausgebracht. Vor dem Winter werden die Rüben in der so genannten Rübenkampagne geerntet. Wird die Rübe über den Winter einer längeren Kälteperiode ausgesetzt, dann beginnt sie im zweiten Jahr zu schossen. Sie bildet Blütenstände aus, die gestreckt nach oben wachsen. Das reduziert den Zuckerertrag im Rübenkörper. Daher werden die Zuckerrüben derzeit als einjährige Pflanze kultiviert und vor dem Winter geerntet, wenn der Zucker maximal in die Speicherwurzel eingelagert ist. Rund 20 Prozent Zucker weisen die modernen Rüben auf. Es könnte aber deutlich mehr sein, sagen Wissenschaftler der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel.

Ziel: Die Winterrübe

Die Blühzeitkontrolle ist ein wichtiger Schritt, um die Winterzuckerrübe zu kultivieren, unterstreicht Prof. Christian Jung, Direktor des Instituts für Pflanzenzüchtung in Kiel. Würden die Rüben im Herbst gesät und im darauffolgenden Jahr erst geerntet, wäre ein Zuckerertrag möglich, der 25 Prozent höher liegt, als bei den derzeitigen Rüben. Dann dürften die Rüben aber nicht mehr „schossen“ oder zumindest nur zeitverzögert später im Jahr.

Molekulare Grundlagen

Das Schossen ist ein komplexer Vorgang. 2012 wurde bereits das Schossgen BTC1 entdeckt. Jetzt hat das Team um Prof. Jung ein zweites Gen entdeckt, dass für den Austrieb der Blütenstände zuständig ist: BvBBX19.

„Wir haben rund 6.000 Pflanzen der zweiten Folgegeneration und deren Nachkommen unter anderem phänotypisch (auf äußere Merkmale) untersucht und dafür jede Pflanze zwei Mal wöchentlich begutachtet“, beschreibt Nadine Dally ihre Forschungsarbeit.

Die Ergebnisse zeigen, dass in der Zuckerrübe nicht wie erwartet nur ein Schossgen (BTC1), sondern mindestens die beiden Gene B und B2 gemeinsam die Blüte regulieren. Sobald eines der beiden Gene mutiert ist, und damit eine sogenannte rezessive Merkmalsausprägung vorliegt, sind die Pflanzen zweijährig und benötigen eine Kälteperiode, um zu blühen. Das lässt darauf hoffen, dass durch Kombination der beiden rezessiven Gene die Pflanzen auch nach dem Winter gar nicht oder nur sehr verspätet schossen und somit als Winterrüben angebaut werden können.

Der Zucker aus der Rübe gelangt nur zu etwa 20 Prozent in den Handel als Süßstoff. In der chemischen Industrie werden aus dem Zucker Kosmetika, Farben und Folien hergestellt. Aber auch Ethanol für nachwachsenden Treibstoff wird gewonnen oder die Rübe wird in der Biogasanlage energetisch genutzt. Wenn die Winterrübe marktfähig wäre und gleichzeitig höheren Ertrag bringt, hat das Folgen für den Ackerbau, so Nadine Dally: „„Damit könnte die Rübe auch eine Alternative zum Mais als Substrat für die Biogasanlagen werden“

Lesestoff:

Nadine Dally, Ke Xiao, Daniela Holtgräwe, and Christian Jung: The B2 flowering time locus of beet encodes a zinc finger transcription factor, PNAS 2014 ; published ahead of print June 25, 2014, doi:10.1073/pnas.1404829111

roRo