Seo und Jang, Kangwon National University, Südkorea, identifizieren OsRRK1-Mutation in Reis; Indien plant Feldversuche 2026

Seo und Jang, Kangwon National University, Südkorea, identifizieren OsRRK1-Mutation in Reis; Indien plant Feldversuche 2026

scienceindustries POINT Newsletter «Aktuelle Biotechnologie»

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POINT NEWSLETTER NR. 290 – AUGUST 2026 Aktuelle Biotechnologie INHALT Neue Züchtungsverfahren Reis mit verbesserter Dürretoleranz durch Genomeditierung 2 Medizin Programmierte GLP-1 produzierende Probiotika zur Blutzuckerkontrolle 3 Biotechnologie Mikroalgen als Produktionsorganismen für die nachhaltige Bioökonomie 4 Ernährung Muskel- und Milchproteine Myoglobin und β-Kasein aus Pflanzen 5

Wirtschaftsverband Chemie Pharma Life Sciences

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NEUE ZÜCHTUNGSVERFAHREN Reis mit verbesserter Dürretoleranz durch Genomeditierung Der Sommer 2026 hat deutlich ge- macht, wie stark sich das Klima auf die Landwirtschaft auswirken kann. Hitze und Trockenheit haben verbreitet zu deutlichen Ernteeinbussen geführt und man muss da- von ausgehen, dass solche Klimaextreme in Zukunft weiter zunehmen. Reis, ein Grund- nahrungsmittel für mehr als die Hälfte der Weltbevölkerung, ist besonders anfällig ge- gen Dürre – entsprechend intensiv wird speziell in Asien die Entwicklung trockento- leranterer Sorten vorangetrieben. Eine Her- ausforderung dabei ist, dass die zahlreichen Mechanismen, die in Pflanzen den Wasser- haushalt und die Trockentoleranz beeinflus- sen, noch nicht vollständig verstanden sind.

Einen molekularbiologischen An- satz zur Aufklärung dieser Prozesse be- schreiben jetzt Hyeon Ung Seo und Cheol Seong Jang von der Kangwon National Uni- versity in Südkorea, die schon einige Zeit an der Verbesserung der Dürretoleranz von Reis arbeiten. Durch Gamma-Bestrahlung lösten sie zufällige Mutationen im Genom von Reispflanzen aus und untersuchten dann eine grosse Zahl der Nachkommen auf ihre Reaktion auf Trockenstress. Es ge- lang ihnen so, einzelne Pflanzen mit erhöh- ter Trockentoleranz zu finden. Jetzt stellte sich die Frage, welche der zahlreichen un- gerichteten Mutationen in den Pflanzen für diese Eigenschaft verantwortlich war.

Durch Vergleich der Genomsequen- zen einer der mutagenisierten Pflanzen und der unveränderten Ausgangssorte konnten sie genetische Veränderungen an 87 Positi- onen feststellen. Eine dieser Mutationen be- fand sich im Gen OsRRK1, das eine regula- torische Proteinkinase kodiert und daher ein Kandidatengen für Anpassungsprozesse war. Um zu überprüfen, ob wirklich eine Mu- tation in OsRRK1 für die beobachtete Tro- ckentoleranz der Pflanzen verantwortlich war und nicht eine der anderen 86 Mutatio- nen, schalteten die Forschenden durch Ge- nomeditierung mit CRISPR/Cas9 das Os- RRK1-Gen in Wildtypflanzen gezielt aus und konnten so den Zusammenhang zwischen Gen und Trockentoleranz bestätigen.

Die Forschenden zeigten weiter, dass in den mutierten Pflanzen durch eine Stoffwechselveränderung der Gehalt lösli- cher Zucker erhöht war, die als Schutzsub- stanzen dienen können – eine plausible Grundlage für eine erhöhte Dürretoleranz. Bereits zuvor hatten sie mit ihrem Ansatz Mutationen gefunden, die durch andere Me- chanismen, wie eine verstärkte Wachs- schicht auf den Blättern und eine verän- derte Anzahl von Spaltöffnungen, ebenfalls die Stresstoleranz von Reispflanzen verbes- serten.

Dürretoleranz ist ein komplexes Merkmal, an dem verschiedene Anpas- sungsprozesse der Pflanzen beteiligt sind an denen intensiv geforscht wird. Ihr detail- liertes Verständnis ermöglicht es, durch ge- eignete Kombinationen die Stresstoleranz der Pflanzen weiter zu steigern. In Indien sollen erste genomeditierte dürretolerante Reispflanzen (POINT 275, 05/2025) bereits dieses Jahr angebaut werden.

Quellen: Hyeon Ung Seo & Cheol Seong Jang 2026, Mutation in rice protein kinase OsRRK1 confers drought tolerance via non-phosphory- lating fructose-1,6-bisphosphate aldolase 6, Plant Physiology 201:kiag523; Yuanhua Li & Yanying Jiang 2026, Gene editing for crop drought tolerance: Advances, challenges, and fu- ture directions, Resources Data Journal 5:383- 397; India’s gene-edited rice is ready for the fields, Hindu Business Line, 18.08.2026. Reis unter Dürrestress (Bild © IRRI / flickr.com)

3 MEDIZIN Programmierte GLP-1 produzierende Probiotika zur Blutzuckerkontrolle Diabetes ist ein weltweit zunehmen- des Problem, in Mitteleuropa sind etwa 10% der Bevölkerung betroffen. Am häufigsten ist der Diabetes Typ 2. Dabei ist der Blutzu- ckerspiegel oft erhöht, da seine Steuerung durch das Hormon Insulin nicht mehr aus- reichend funktioniert. Nicht immer gelingt es, dies durch eine Umstellung der Lebens- weise und Diät unter Kontrolle zu bringen. In dem Fall stehen verschiedene Medika- mente zur Verfügung. Das menschliche GLP-1 Hormon wird bei der Nahrungsauf- nahme im Darm produziert, fördert die Insu- linausschüttung und wirkt so einem hohen Blutzuckerspiegel entgegen. Diese Wirkung wird durch die bekannten GLP-1 Analoga wie Semaglutid (z. B. Ozempic) nachge- ahmt. Dabei handelt es zumeist um eine passive Kontrolle mit konstanter Dosis.

Als Alternative zu medikamentösen Behandlungsansätzen haben chinesische Forschende um Haifeng Ye von der East China Normal University in Shanghai jetzt ein aktives biologisches Sensor-Effektor- System entwickelt, das auf programmierten Mikroorganismen beruht. Diese sollen den blutzuckersenkenden Wirkstoff GLP-1 nur bei Bedarf freisetzen, um so eine Abstim- mung auf die mit Nahrung und Aktivität wechselnden Anforderungen des Stoff- wechsels zu ermöglichen.

Als «virtuelles Organ» für die Blutzu- ckerkontrolle verwenden die Forschenden den schon lange bekannten gesundheitsför- dernden probiotischen Bakterienstamm Escherichia coli Nissle 1917, dem das Gen für die Produktion des GLP-1 Hormons ein- gesetzt wurde. Um dieses bedarfsgerecht zu steuern, kombinierten die Forschenden das Gen mit einem synthetischen Regula- tor-Schaltkreis als Sensor für den Blutzu- cker Glukose. Dabei wird die Ablesung des GLP-1 Gens bei niedrigen Glukosekonzent- rationen durch das bakterielle Repressor- protein HexR weitgehend blockiert. Bei stei- genden Glukosekonzentrationen fällt diese Hemmung weg, die Transkription des GLP- 1-Gens kann reversibel bis zu 50-fach akti- viert werden.

Der experimentelle Ansatz wurde be- reits in Versuchen mit Mäusen mit krank- haft erhöhtem Blutzuckerspiegel erprobt. Die gentechnisch modifizierten Bakterien wurden den Tieren mit der Nahrung einge- geben. Um die Mikroben vor der aggressi- ven Magensäure zu schützen, wurden sie zuvor in winzige Schutzkapseln eingebettet. Im Darm angekommen, nahmen die Bakte- rien ihre Arbeit auf. Tatsächlich produzier- ten sie, wie erhofft, in Abhängigkeit vom Blutzuckerspiegel GLP-1 und konnten so in- direkt die Insulinproduktion in den Tieren steuern. Der Effekt war ein weitgehend nor- malisierter Blutzuckerspiegel. Auch war die Nahrungsaufnahme bei freiem Zugang zu Futter reduziert. Das wirkte sich in einer ge- ringeren Gewichtszunahme der Tiere aus. Schädliche Auswirkungen eines erhöhten Blutzuckerspiegels in den Mäusen, wie Fett- leber, Nierenschäden und Darmreizungen, konnten durch die Behandlung mit den mo- difizierten probiotischen Bakterien reduziert werden. Im Vergleich zur Behandlung mit Semaglutid zeigten sich weniger Entzün- dungsreaktionen im Körper der Tiere. Ohne wiederholte Gabe wurden die Mikroorganis- men nach wenigen Tagen wieder aus dem Darm eliminiert.

Auch bei Versuchen mit Javaneraf- fen, als Vorstufe zu klinischen Versuchen, konnten die positiven Wirkungen des «le- benden Medikaments» bestätigt werden. Die Forschenden gehen davon aus, dass die bedarfsgesteuerte GLP-1 Produktion auch für Menschen Vorteile gegenüber langfristig wirkenden Medikamenten haben wird.

Quellen: Ningzi Guan et al. 2026, Glucose-re- sponsive probiotics for glycaemic modulation in mice and monkeys, Nature (online 12.08.2026, doi:10.1038/s41586-026-10909-6); Smart probi- otics can sense high blood sugar and release GLP-1 on demand, MedicalXpress, 23.08.2026; Chinese scientists develop new approach for dia- betes treatment, China Daily, 14.08.2026.

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BIOTECHNOLOGIE Mikroalgen als Produktionsorganismen für die nachhaltige Bioökonomie Mikroalgen sind mikroskopisch kleine Organismen, die Sonnenenergie durch Pho- tosynthese zur Produktion von Biomasse oder nützlichen Substanzen verwerten kön- nen. Es gibt eine grosse Zahl verschiedener Arten. Spirulina und Chlorella gehören zu den bekanntesten Mikroalgen und werden schon seit Jahrzehnten wegen ihres hohen Protein- und Nährstoffgehalts als wertvolle Nahrungsergänzung eingesetzt. Auch die als Blaualgen bekannten Cyanobakterien gehören zu der Gruppe.

Aufgrund des schnellen und an- spruchslosen Wachstums können Mikroal- gen in Bioreaktoren oder offenen Produkti- onssystemen für die nachhaltige Produktion von Biomasse eingesetzt werden. Dabei können sie die Flächenproduktivität von Landpflanzen übertreffen. Auch um wert- volle Pflanzeninhaltsstoffe herzustellen, werden Mikroalgen kultiviert. In Europa gibt es mindestens 66 kommerzielle Produzen- ten von Mikroalgen. Da bei der Photosyn- these das Treibhausgas CO2 gebunden wird, hat die Kultivierung von Mikroalgen auch positive Klima-Auswirkungen – spezi- ell, wenn sie im Rahmen der Bioökonomie Alternativen zu fossilen Rohstoffen bietet.

Um die Ausbeuten zu erhöhen und das Spektrum der möglichen Produkte zu verbreitern, werden zunehmend auch gene- tisch modifizierte Mikroalgen eingesetzt. Forschende des Schweizer Kompetenzzent- rums Agroscope aus der Gruppe von Jörg Romeis, mit Irene Gallego als Erstautorin, geben jetzt einen umfassenden Überblick zu den aktuellen weltweiten Anwendungen genetisch veränderter Mikroalgen für zahl- reiche Erzeugnisse. Dabei stützen sie sich auf umfangreiche Literaturstudien ab, für die mehr als 20'000 wissenschaftliche Arti- kel zu Mikroalgen ausgewertet wurden. Schon seit 1987 werden gentechnisch ver- änderte, transgene Mikroalgen verwendet. Ab 2014 werden zunehmend auch die mo- dernen Werkzeuge der Genomeditierung eingesetzt, um die Eigenschaften der Orga- nismen masszuschneidern. Unter den 581 identifizierten potenziellen kommerziellen Anwendungen genmodifizierter Mikroalgen befinden sich beispielsweise die Produktion heterologer Proteine und Pharma-Wirk- stoffe, ein erhöhter Gehalt spezifischer Lip- ide sowie die Herstellung von Pigmenten und wertvollen Feinchemikalien.

Im Rahmen des europäischen For- schungsprojekts GeneBEcon, welches das Potenzial der Genomeditierung für eine nachhaltige Bioökonomie auslotet, haben die Forschenden ein umfassendes Konzept für eine Umwelt-Risikoabschätzung gene- tisch veränderter Mikroalgen entwickelt. Da- bei steht die Überprüfung plausibler Scha- densszenarien mit einer individuellen Fall- zu-Fall Beurteilung im Zentrum. Dieser An- satz zeigt auch auf, mit welchen Massnah- men mögliche Risiken einfach minimiert werden können, damit Mikroalgen als ein nachhaltiges Element der Bioökonomie ein- gesetzt werden können.

Quellen: Irene Gallego et al. 2026, Genome Ma- nipulation in Microalgae: A Systematic Map on Improved Traits, Strains, and Their Commercial Applications, Reviews in Aquaculture 18:e70178; Irene Gallego et al. 2026, Environmental risk as- sessment for genetically modified microalgae; Ecotoxicology and Environmental Safety 322:120559; GeneBEcon.eu, Potential of Gene Editing for a sustainable Bioeconomy project website; Irene Gallego et al. 2025, The microalgal sector in Europe: Towards a sustainable bioecon- omy, New Biotechnology 86:1-13; Kurpan & Ale- xandra Baumeyer Brahier 2026, Unveiling the Swiss Microalgae Sector, Phycology 6:68. Arthrospira platensis-Cyanobakterien (Bild © European Space Agency)

5 ERNÄHRUNG Muskel- und Milchproteine Myoglobin und β-Kasein aus Pflanzen Die Produktion tierischer Eiweisse ist sehr ineffizient im Vergleich zur Erzeugung von pflanzlichen Nahrungsmitteln, da viel Nährwert be