Prof. Dr. Wilhelm Gruissem, Institut für Molekulare Pflanzenbiologie, ETH Zürich

September 2017

Der Biologe Wilhelm Gruissem will mit seiner Forschungsarbeit die Ernährungssicherheit und -qualität weltweit verbessern. Er und sein Team haben kürzlich am Institut für Molekulare Pflanzenbiologie der ETH Zürich eine neue Reissorte entwickelt, die nicht nur den Gehalt der Mikronährstoffe Eisen und Zink in den Körnern erhöht, sondern auch Betacarotin als Vorläufer von Vitamin A in den Körnern produziert. Dieser Multi-Nährstoff-Reis könnte dazu beitragen, Mangelernährung zu reduzieren, die in Entwicklungsländern weit verbreitet ist.

Reis ist das Hauptgrundnahrungsmittel für fast die Hälfte der Weltbevölkerung. Eine Reis-Mahlzeit stoppt den Hunger, enthält aber in geschälter Form nur sehr wenige oder keine der wesentlichen Mikronährstoffe. Infolgedessen sind grosse Teile der menschlichen Bevölkerung vor allem in Asien und Afrika mangelernährt. Sie erhalten nicht genug Eisen, Zink und Vitamin A. «Die Folge sind Mangelerscheinungen wie Nachtblindheit, Anämie oder Haarausfall. Mit einem Multi-Nährstoff-Reis könnte diesem Mangel entgegengewirkt werden», sagt Dr. Prof. Wilhelm Gruissem.

Reissorten mit einem hohen Eisen- und Zinkgehalt können allerdings aufgrund der geringen genetischen Variabilität nicht auf konventionelle Weise gezüchtet werden. Daher haben sich gentechnische Ansätze auf die Erhöhung dieser Mikronährstoffe gerichtet. Die grüne Gentechnik wird neben der konventionellen Züchtung und der Mutationszüchtung angewendet, um Pflanzen resistent gegenüber Krankheiten, Unkräutern oder Schädlingen zu machen. Andere Ziele sind ein höherer Ertrag, schnellere Reife sowie auch ein verbesserter Nährstoffgehalt. Wilhelm Gruissem hat sich vor allem Letzterem gewidmet. Um einem Mikronährstoffmangel entgegenzuwirken, forscht Wilhelm Gruissem an der Entwicklung von Reis- und Weizensorten mit erhöhten Eisen- und Zinkgehalten. Die Kombination mehrerer Mikronährstoffe in einer Reispflanze zu vereinen, war jedoch bisher noch nicht realisiert worden.

Bereits vor vielen Jahren entwickelten die von Ingo Potrykus geführten ETH-Forscher eine neue Reissorte, die im Jahr 2000 als «Goldener Reis» bekannt wurde. Dies war eine der ersten gentechnisch veränderten Reissorten, in denen die Forscher Betacarotin, die Vorstufe von Vitamin A, im Endosperm des Reiskorns produzieren konnten. Goldener Reis wurde später verbessert und wird derzeit in Zuchtprogrammen in mehreren Ländern eingesetzt.

Nun gelang es Dr. Navreet Bhullar, Senior Wissenschaftlerin in Wilhelm Gruissems Labor, und ihrem Doktoranden Simrat Pal Singh erstmals Reispflanzen gentechnisch so zu modifizieren, dass sie, im Vergleich zu normalen Reissorten, neben ausreichenden Mengen an Eisen und Zink auch signifikante Mengen an Betacarotin im Endosperm des Getreides produzieren. Die Ergebnisse wurden vor kurzem in der Zeitschrift Scientific Reports veröffentlicht. Technisch konnten vier Gene in einer Genkassette vereint werden und können so bei genetischen Kreuzungen einfach miteinander vererbt werden. So lässt sich der Nährstoffgehalt in den verschiedenen global angebauten Reissorten durch Einkreuzung der neuen Sorte erhöhen. Die neuen Multi-Nährstoff-Reislinien befinden sich noch in ihrer Testphase. «Es wird wohl vier bis fünf Jahre dauern bis der Multi-Nährstoff-Reis verwendet werden kann, um den verborgenen Hunger zu reduzieren», ergänzt Wilhelm Gruissem.

Wilhelm Gruissem wurde 1952 in Duisburg geboren. Er studierte Biologie und Chemie an der Universität Bonn, wo er 1979 bei Professor Werner Gottschalk am Institut für Genetik promovierte. Die folgenden zwei Jahre verbrachte er als Forschungsassistent am Institut für Physiologische Chemie der Universität Marburg. Danach ging er mit einem Forschungsstipendium an die University of Colorado, USA. 1983 wurde er als Assistant Professor für Pflanzenbiologie an die University of California in Berkeley gerufen und dort 1990 zum Professor ernannt. Von 1993 bis 1998 war er Direktor des Department of Plant and Microbial Biology in Berkeley. Seit dem 1. Juli 2000 ist er ordentlicher Professor für Pflanzenbiotechnologie am Institut für Molekulare Pflanzenbiologie an der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) Zürich.

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