18.07.2023

CRISPR: Mit Gentechnik veränderte Bäume sollen mehr nachhaltiges Holz produzieren

Die Multiplex-CRISPR-Genom-Editierungsstrategie könnte eine Lösung für ein zentrales betriebliches Problem in der Papier- und Zellstoffindustrie darstellen. Das zumindest behaupten US-Wissenschaftler.
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CRISPR
(c) Stock.Adobe/peggy - Gentechnisch veränderte Pappeln sollen eine höhere Papierproduktion ermöglichen.

Wie im Wissenschaftsmagazin „Science“ beschrieben, hat ein Team an der Ohio State University bereits 2022 herausgefunden, dass die Bäume heute dank Kohlendioxid um 30 Prozent größer sind als bisher. Doch trotz dieser Tatsache sei die Holzfaserproduktion weniger effizient und produktiv, wenn es darum geht, die wachsende Nachfrage nach erneuerbaren Geweben, Papier, Verpackungen, Textilien und anderen Faserprodukten zu decken. Aus diesem Grund haben der Wissenschaftler Daniel Sulis und seine Kollegen CRISPR-Editing eingesetzt, um Holz so zu gestalten, dass das Lignin – das gespalten und gelöst werden muss – für die Faserproduktion besser geeignet ist. Die Forschungsergebnisse wurden am Donnerstag veröffentlicht.

CRISPR verbessert Holzeigenschaft

„Die Fähigkeit, Fasern aus Holz zu isolieren, wird weitgehend durch den Gehalt und die Zusammensetzung von Lignin bestimmt, einem Biopolymer, das chemischem und enzymatischem Abbau gegenüber unempfindlich ist. In mehr als fünf Jahrzehnten Forschung wurden die einzelnen Komponenten der Ligninbiosynthese eingehend untersucht“, heißt es in einer Pressemitteilung zu der neuen Entwicklung.

Diese Bemühungen konzentrierten sich jedoch vorwiegend auf die Veränderung einzelner Gene oder Genfamilien. Hier zeigen Sulis und Kollegen, dass das strategische Multiplex-CRISPR-Editing von Genen der Monolignol-Biosynthese die Holzeigenschaften über das hinaus verbessert, was durch das Editing einzelner Gene oder Genfamilien erreicht werden kann.

Ein Plus von 228 Prozent

Die Autoren nutzten ihren Ansatz, um eine veränderte Holzzusammensetzung bei einer Pappelart zu erzeugen, bei der das CRISPR-Editing das Verhältnis von Kohlenhydraten zu Lignin im Holz um bis zu 228 Prozent gegenüber dem Wildtyp erhöht, was die Voraussetzungen für einen effizienteren Faseraufschluss schafft.

Darüber hinaus könnten Bäume, die so bearbeitet wurden, dass sie weniger Lignin enthalten, die Papierherstellung weniger umweltbelastend gestalten.

„Das bearbeitete Holz mildert einen wichtigen Engpass in der Faserproduktion (…) und könnte beispiellose betriebliche Effizienz, bioökonomische Möglichkeiten und Umweltvorteile mit sich bringen“, so die Autoren in ihrem Paper.

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ViehFinder
© ViehFinder - Mit der App von ViehFinder sollen die Tiere rasch auffindbar gemacht werden.

Die Almwirtschaft ist nach wie vor ein bedeutender Wirtschaftsfaktor: Obwohl sich die Almfutterfläche in den vergangenen 25 Jahren nahezu halbiert hat, umfasste sie 2025 noch immer 322.446 Hektar. Damit war sie größer als das gesamte Bundesland Vorarlberg und entsprach etwa der siebenfachen Fläche Wiens. Der Anteil der Grünlandbetriebe, die ihre Tiere während der Sommermonate auf Almen auftreiben, blieb in diesem Zeitraum mit rund einem Viertel weitgehend konstant. Seit dem Jahr 2000 ist die landwirtschaftlich genutzte Fläche österreichweit um 14 Prozent zurückgegangen. Umso wichtiger werden Lösungen, die den Arbeitsaufwand auf den Almen reduzieren und die Bewirtschaftung langfristig sichern – hier kommt das Startup ViehFinder ins Spiel.

ViehFinder nutzt Galileo

Das Grazer Unternehmen entwickelt ein digitales System, mit dem Landwirte jederzeit nachvollziehen können, wo sich ihre Rinder, Schafe, Ziegen oder Pferde befinden. Die Grundlage dafür bilden intelligente Halsbandsensoren, die ihre Position über das europäische Satellitennavigationssystem Galileo bestimmen und an eine App übertragen.

Martin Mössler, Geschäftsführer des Science Park Graz und des ESA Business Incubation Centre Austria, betont: „Weltraumtechnologien entfalten ihren größten Nutzen dort, wo sie konkrete Herausforderungen auf der Erde lösen. Genau das ist unser Anspruch: Wir begleiten Startups, die aus Spitzentechnologie wirtschaftlich erfolgreiche Unternehmen entwickeln und gleichzeitig einen nachhaltigen Beitrag leisten. ViehFinder ist dafür ein hervorragendes Beispiel.“

Stundenlange Suche als Problem

Die Idee für ViehFinder hat ihren Ursprung im Kärntner Mölltal: Dort wuchs Gründer und Geschäftsführer Peter Lederer auf einem landwirtschaftlichen Betrieb auf und erlebte schon als Kind, wie viel Zeit die tägliche Kontrolle von Tieren auf weitläufigen Almen in Anspruch nimmt. Stundenlang nach Tieren zu suchen – das gehört bis heute vielerorts zum Alltag, weiß der 58-jährige Gründer.

© ViehFinder – Gründer Peter Lederer mit seinen Söhnen Raphael Krebs und Jakob Krebs.

„Die Almwirtschaft ist für Österreich enorm wichtig – für die Landwirtschaft, den Tourismus und die Biodiversität. Unser Ziel ist es, die Almbewirtschaftung mit moderner Technik einfacher zu machen. Wenn noch mehr Bauern damit aufhören, wäre das ein Problem für ganz Österreich“, unterstreicht Lederer. Gemeinsam mit seinen beiden Söhnen Raphael und Jakob gründete er daher 2020 ViehFinder: Während der Vater die Elektronik verantwortet, bringen die beiden Söhne ihre Expertise aus Wirtschaftsingenieurwesen, Maschinenbau und Physik ein.

Im ESA-Inkubationsprogramm

Mittlerweile ist die unternehmenseigene Entwicklung fortgeschritten: „Landwirte wissen mit unserer Applikation jederzeit, wo sich ihre Tiere befinden. Gerade auf großen Almen spart das viele Stunden Arbeit. Hirten und Almgemeinschaften können auf einen Blick kontrollieren, ob die Herde vollständig ist und wo sich einzelne Tiere aufhalten“, erklärt Lederer. Im Rahmen des ESA-Inkubationsprogramms entwickelt ViehFinder die Technologie aktuell weiter: Die neue Generation an Halsbandsensoren erfasst zusätzlich auch Bewegungsmuster und Umgebungsdaten.

„Dadurch kann das System künftig auch ungewöhnliche Situationen erkennen“, erklärt der Founder weiter. Zeigt eine Herde plötzlich auffälliges Bewegungsverhalten, kann das auf die Anwesenheit eines Wolfs oder Bären hindeuten. Ebenso möglich ist jedoch, dass Wanderer mit Hunden die Tiere aufgescheucht haben. Bleibt ein einzelnes Tier über einen längeren Zeitraum bewegungslos, könnte dies wiederum ein Hinweis auf eine Verletzung sein. „Derzeit testen wir diese Funktionen gemeinsam mit Landwirten in der Steiermark und Kärnten.“

Mehr Features geplant

Auch der Klimawandel spielt bei der Weiterentwicklung des Startups eine Rolle: Künftig sollen Satellitendaten zur Schneelage und Vegetationsentwicklung eingebunden werden. „Damit könnten Landwirte besser beurteilen, wann Almen bestoßen werden können oder der richtige Zeitpunkt für den Almabtrieb gekommen ist“, erklärt der ViehFinder-Geschäftsführer.

Derzeit bereitet das Grazer Startup die Markteinführung vor. Anfang 2027 soll das System rechtzeitig zur nächsten Almsaison verfügbar sein. Über den weiteren Wachstumskurs sagt Lederer: „Wenn wir die Produktion aufbauen, werden wir zusätzliche Partner brauchen. Für Investoren sind wir daher grundsätzlich offen.“

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