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Biotechnologie schützt den Baum des Lebens



In ihren Anbauländern entlang des Äquators ist die Kokospalme ein wichtiger Wirtschaftsfaktor. Doch insbesondere mikrobielle Krankheitserreger richten in den Beständen dieser tropischen Ölpflanze jedes Jahr Schäden in Millionenhöhe an. Mit Hilfe moderner biotechnologischer Züchtungs- und Pflanzenschutzverfahren bemühen sich internationale Forschergruppen unterdessen erfolgreich, die Existenz dieser Palme – und damit vielfach auch die ihrer Züchter – gegen Schädlinge und Krankheitserreger zu schützen.

Kokospalmen erwecken Assoziationen an Inseln mit malerischen Stränden, Wärme, Sonne, klarem Wasser mit Korallenriffen und farbenfrohen Bewohnern. Über ihre Funktion als Zierde für Touristen auf pazifischen Inseln oder in Florida hinaus, hat die Kokospalme (Cocos nucifera) in den Regionen, in denen ihre Kultivierung möglich ist (in einem Gürtel um den Äquator zwischen dem nördlichen und südlichen Wendekreis), zudem eine eminent wichtige wirtschaftliche, sozioökonomische und kulturelle Bedeutung. Eine 1996 im Rautenstrauch-Joest-Museum für Völkerkunde der Stadt Köln veranstaltete Ausstellung kam daher auch zu dem Schluß: "Kaum eine andere Pflanze ist als derart nützlich und dem Menschen dienlich gepriesen worden wie die Kokospalme."

Vor allem die Dorfgemeinschaften in den kokos-produzierenden Ländern sind auf die Palmen angewiesen. Denn in ihrem täglichen Leben finden tatsächlich alle Bestandteile der Pflanze Verwendung – von der Wurzel bis zum Wedel. Diese zumeist Kleinbauern, die in der Regel nur zwischen 0,2 Hektar (wie im südlichen Indien) und 4 Hektar Land besitzen oder gepachtet haben, bewirtschaften 95 bis 97 Prozent aller Kokospalmen weltweit. Sie sind vor allem in Asien und im pazifischen Raum ansässig: Hier entstehen 85 Prozent der Weltproduktion an Kopra, jenem getrockneten Fruchtfleisch der Kokosnuß, aus dem das Kokosöl gewonnen wird. Dieses Öl wird entweder direkt als pflanzliches Speiseöl verwendet oder durch chemische Verfahren zu einer Fülle von Produkten weiterverarbeitet.

Die wichtigsten Anbauländer sind Indonesien und die Philippinen, die etwa 57 Prozent des gesamten Kokosöls produzieren. Die Philippinen, als weltweit größter Kokosöl-Exporteur, führen 70 Prozent ihrer Herstellung aus und erlösen damit 13 Prozent ihres nationalen Exporteinkommens.

Angesichts dieses Stellenwertes der Kokospalme als Wirtschaftsfaktor in ihren Anbauländern bemühen sich Forscher in internationaler Zusammenarbeit intensiv, den "Baum des Lebens" und seine Existenz – und damit zumeist auch die seiner Züchter – zu schützen. Denn diese tropische Ölpflanze wird bedroht durch mikrobielle Krankheitserreger wie Viren, Viroide oder Phytoplasmen sowie Pilze und Bakterien. Diese Mikroorganismen haben bislang schon viele Millionen Palmen vernichtet. Dürre, Schädlinge oder die Überalterung der Anpflanzungen tragen ihr übriges zu weiteren Ertragsverlusten bei.

Allein das Auftreten der Cadang-Cadang (die Bezeichnung für "sterbend" in Bicol, einer lokalen Sprache im Süden der philippinischen Hauptinsel Luzon), einer durch ein Viroid hervorgerufenen Erkrankung der Kokospalme, hat zum Absterben von über 30 Millionen Kokospalmen in der Bicol-Region der Philippinen geführt, seitdem die Krankheit Anfang dieses Jahrhunderts zum ersten Mal beschrieben wurde. Für die Philippinen bedeutet nur diese eine Erkrankung der Kokospalme einen jährlichen Verlust von 16 Millionen US-Dollar.

Die größte Bedrohung der Kokospalme geht jedoch von einer Infektion mit Phytoplasmen aus (früher als mycoplasma-like organism, MLO, bezeichnet), die in Indien, Afrika, den karibischen Inseln und Zentralamerika beobachtet und als Lethal Yellowing (LY) oder Lethal Disease (LD) bezeichnet wird. Inzwischen erzielen Wissenschaftler mit der Züchtung LY-resistenter Hybridpalmen auf Jamaika zwar erste Fortschritte im Kampf gegen diese Erkrankung, in anderen Ländern ist man damit jedoch bisher ebenso erfolglos geblieben wie mit den Versuchen, gegen das Cadang-Cadang-Viroid resistentes Pflanzenmaterial zu identifizieren. Nach wie vor müssen viroid- oder MLO-infizierte Palmen meist gefällt und aus der Kokosplantage entfernt werden. Dies bedeutet für die betroffenen Kleinbauern einen empfindlichen Verlust, da neu gepflanzte Palmen erst nach drei bis fünf Jahren den ersten Ertrag bringen.

Zusätzlich in die Klemme bringt die Kokospalmen-Züchter die Entwicklung auf dem Weltmarkt für pflanzliche Öle: Während nämlich in den letzten 30 Jahren die Kokosöl-Produktion stagnierte, hat sich die Produktion von Ölen aus der Ölpalme, aus Soja, Sonnenblume und Raps jeweils verdoppelt bis sogar verfünffacht. Doch damit nicht genug: Seinen bisherigen Wettbewerbsvorteil, den besonders hohen Gehalt an Laurinsäure, hat das Kokosöl unterdessen verloren, denn auch Palmkernöl ist reich an Laurinsäure. Letztendlich weist auch das Öl aus entsprechend gentechnisch verändertem, transgenem Raps einen hohen Laurinsäuregehalt auf und wird damit den Konkurrenzdruck auf das Kokosöl weiter erhöhen.

Vor diesem Hintergrund setzen die Erzeugerländer der Kokospalmen bei Züchtung und Pflanzenschutz verstärkt auf die Hilfe moderner biotechnologischer Verfahren. Dabei sind insbesondere solche von großer Bedeutung, die durch In-vitro-Vermehrung für pathogen-freies Pflanzmaterial sorgen (Gewebekultur). Biologische Pestizide sollen Schädlinge bekämpfen helfen (Biopestizide), und durch sensitive Diagnostik sollen Krankheitserreger frühzeitig erkannt werden (molekulare Diagnostik). Die Analyse pflanzengenetischer Ressourcen schließlich soll den Züchtern wertvolle Informationen für die Züchtung ertragreicher und streßtoleranter Kokospalmen-Hybride geben (DNA-Marker-Technologien).


Auch Kleinbauern profitieren


Wie der Einsatz dieser Biotechnologien in der Praxis erfolgt, zeigt ein Beispiel auf den Philippinen. Hier spielt die Gewebekultur seit Jahrzehnten eine besonders wichtige Rolle. Dieses biotechnologische Verfahren wurde dann auch in Kokospalmen zum ersten Mal auf den Philippinen durch einheimische Forscher selbst angewendet. Seither ist am Albay Research Center der Philippine Coconut Authority im südlichen Luzon mit internationaler Unterstützung, zum Beispiel durch die Deutsche Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit, Eschborn, oder durch das Forschungsprogramm "Science and Technology for Developing Countries" (STD III) der Europäischen Union (EU), ein Zentrum für Gewebekultur in Kokospalmen entstanden, von dem auch die Kleinbauern profitieren. Dort wurden beispielsweise die Kokosnüsse vom sogenannten Makapuno-Phänotyp vermehrt, die mit gallertartigem Fruchtfleisch gefüllt sind, das in der philippinischen Süßwarenindustrie verwendet wird und daher dem Kleinbauern höhere Einkünfte sichert. Diese Früchte keimen nicht, sondern müssen nach der Isolierung der Embryonen über die Gewebekultur vermehrt werden.

Biopestizide werden auf den Philippinen auch eingesetzt, um die Kokospalme zu schützen: So wird etwa der Rhinozeros-Käfer als Schädling der Pflanze durch Viren oder bevorzugt Pilze bekämpft. Andere Insekten, die Krankheitserreger übertragen können, werden durch eigene Hormone (Pheromone) in Fallen gelockt.

In einem weiteren – zunächst durch das STD-III- (1994 bis 1996) und seit 1997 durch das INCO-DC-Programm (International Cooperation with Developing Countries) der EU geförderten und von mir koordinierten – Projekt arbeitet das Max-Planck-Institut für Züchtungsforschung (MPIZ) in Köln mit Partnern in Spanien, Tanzania, Jamaika und auf den Philippinen zusammen an der molekularen Diagnostik von Krankheitserregern der Kokospalme. Außerdem werden mit modernen DNA-Markertechnologien pflanzengenetische Ressourcen in der Kokospalme analysiert.

In den Labors der Entwicklungsländer konnte ferner mit der Polymerase-Kettenreaktion eine spezifische und hochempfindliche Nachweismethode für MLO eingeführt werden. Mittels dieser Diagnostik gelingt es, den Krankheitserreger nicht nur in infizierten Palmen, sondern auch in den MLO-übertragenden Insekten nachzuweisen. Damit kann über die Kontrolle der Insektenpopulationen die Ausbreitung der Krankheit eingeschränkt werden.

Derartige Maßnahmen zum Pflanzenschutz können jedoch nur zum Erfolg führen, wenn sie durch züchterische Anstrengungen unterstützt werden. Dazu gehört auch der Austausch von Zuchtmaterial (sogenanntes Genplasma) der kokos-produzierenden Länder untereinander, welcher die Grundlage für die Ansiedlung ertragreicher und streßresistenter Kokospalmen schafft. Auch für diesen internationalen Transfer von Genplasma zu Züchtungszwecken oder für die Erhaltung der genetischen Ressourcen in der Kokospalme durch ihre Vermehrung in Genbanken ist die molekulare Diagnostik nicht mehr wegzudenken. Denn dieses wertvolle Material muß selbstverständlich nachweisbar frei von Krankheitserregern sein.

Für den Züchter ist aber zugleich auch das Wissen um die genetische Vielfalt (Diversität) der verwendeten Kreuzungseltern eine wesentliche Voraussetzung für ein erfolgreiches Züchtungsprogramm. Die DNA-Markertechnologie hat die Analyse pflanzengenetischer Ressourcen geradezu revolutioniert. Sie trägt wesentlich dazu bei, daß die Projektpartner die Artenvielfalt der Kokospalme in den verschiedenen Anbaugebieten zunehmend besser kennen.

Zusätzlich zu den etablierten Verfahren wurde im Rahmen des Projekts am MPIZ Köln eine neue, sowohl bei Pflanzen, Menschen, Tieren und Mikroorganismen anwendbare DNA-Markertechnologie entwickelt, die sogenannte ISTR-Analyse (für englisch inverse sequence-tagged repeat). Sie ist so an die lokalen Bedürfnisse der Entwicklungsländer angepaßt, daß sie in allen Laboratorien mit einem minimalen Aufwand an Geräteausstattung durchgeführt werden kann.

Über dieses wissenschaftliche Programm hinaus ist eine weitere wesentliche Aufgabe des Projekts, vorhandenes Wissen und technisches Know-how in den beteiligten Gebieten weiterzuvermitteln. Deshalb veranstalten wir in den Entwicklungsländern jährlich einen kombinierten Workshop und Laborkurs. Ziel ist es, die Kenntnisse über moderne Technologien in den jeweiligen Regionen (Asien/Pazifik, Afrika, Karibik/Lateinamerika) – unter Berücksichtigung der vorhandenen Möglichkeiten und Bedingungen – zu verbessern und die Kapazitäten der regionalen und nationalen Forschungszentren zu erhöhen. Künftig ist geplant, die Zusammenarbeit auch auf andere Objekte auszudehnen, da die erwähnten Biotechnologien für jede Kulturpflanze eingesetzt werden können. Außerdem sollen Netzwerke in den von der EU geförderten Projekten (MLO-Epidemiologie, Gewebekultur, DNA-Markertechnologien) gebildet werden.

Zusammenfassend bleibt festzustellen, daß in diesem Projekt versucht wird, die Partner in den Entwicklungsländern nicht zu Erfüllungsgehilfen hochqualifizierter Laboratorien in Europa zu degradieren, sondern ihre Eigenständigkeit bei der Analyse der nationalen pflanzengenetischen Ressourcen zu entwickeln und zu bewahren. So konnte die Arbeitsgruppe des Albay Research Centers der Philippine Coconut Authority beim nationalen Forschungswettbewerb der Philippinen 1997 auch gegen die Konkurrenz des internationalen Reisforschungsinstituts IRRI in Los Banos einen achtbaren dritten Platz erringen. Dies ist für alle Beteiligten – trotz der üblichen Schwierigkeiten bei der praktischen Umsetzung von Projektzielen – eine ermutigende Entwicklung.


Aus: Spektrum der Wissenschaft 2 / 1999, Seite 950
© Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft mbH

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