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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Wolfgang Hattmannsdorfer | (c) drehwerk / Peter Mayr
Wolfgang Hattmannsdorfer setzt mit „Made in Europe and Partner Countries“ den nächsten Umsetzungsschritt der Industriestrategie 2035. | (c) drehwerk / Peter Mayr

Die Industriestrategie 2035 nimmt immer klarere Formen an (brutkasten berichtete). Durch den nächsten Umsetzungsschritt „Made in Europe and Partner Countries“ soll mit rund 70 Milliarden Euro öffentlicher Kaufkraft nun die europäische Wertschöpfung gestärkt werden. „Nur 0,6 Prozent aller Aufträge stehen für 50 Prozent des gesamten Beschaffungsvolumens, und genau da müssen wir ansetzen. Dort wo die großen Summen, dort wo die Milliarden bewegt werden“, sagt Wirtschaftsminister Wolfgang Hattmannsdorfer, der sich auf eine vom Lieferketteninstitut ASCII erstellte Analyse bezieht.

Startups werden in diese vergleichsweise kleine Zahl großer Aufträge nicht fallen. Auf Nachfrage von brutkasten hieß es vom Wirtschaftsministerium: „Diesen Beschaffungen kommt eine besondere strategische Hebelwirkung zu. Wenn bei diesen großen Aufträgen neben dem Anschaffungspreis auch Qualität, Lebenszykluskosten, Innovation, Versorgungssicherheit und europäische Wertschöpfung stärker berücksichtigt werden, kann bereits bei wenigen Verfahren eine große wirtschaftspolitische Wirkung erzielt werden.“ Die Frage, ob Startups in Zukunft stärker in der Beschaffung berücksichtigt werden sollen, wurde nicht beantwortet.

„Startups können Lösungen für zentrale Zukunftsaufgaben liefern“

Ganz unberücksichtigt sollen Startups aber nicht bleiben. „Der öffentliche Sektor ist ein großer Hebel, um Innovationen schneller in die Anwendung zu bringen. Startups können Lösungen für zentrale Zukunftsaufgaben liefern, von Digitalisierung über Klima bis Mobilität, Gesundheit und Verwaltung“, erklärt das Wirtschaftsministerium. Konkrete Beispiele, inwiefern das Innovationspotential von Startups besser nutzbar gemacht werden soll, gibt es noch nicht. Das Wirtschaftsministerium verweist auf den Aktionsplan „Strategische Beschaffung“, der bis zum Ende des Jahres ausgearbeitet wird.

Losteilungen und Local-Content-Bezug als Unterstüzung

Im Zuge der Innovationsförderung setzt Hattmannsdorfer auf Losteilung. „Es gibt eine extrem hohe Anzahl von Einzelaufträgen, wo ein Kleiner oft gar keine Chance hat, dass er wettbewerbsfähig teilnehmen kann. Wenn man Lose teilt, gibt es hier, glaube ich, eine konkrete Chance“, sagt der Wirtschaftsminister. Das soll Klein- und Mittelbetrieben den Zugang zu öffentlichen Ausschreibungen erleichtern. Das Wirtschaftsministerium betont die Wichtigkeit eines „breiten Bieterwettbewerbs“ für eine wirtschaftliche öffentliche Beschaffung.

Junge Unternehmen sollen durch einen „Local-Content-Bezug“ eine faire Möglichkeit erhalten, sich bei der Beschaffung gegen etablierte und gegen große Unternehmen durchsetzen zu können. „Das fängt bei der Ausschreibung bzw. bei der Beschaffung der Gemeinde an, unter dem Aspekt von ,Local-Content‘ Betriebe auch vor Ort entsprechend zu berücksichtigen“, sagt Hattmannsdorfer.

„Made in Europe and Partner Countries“ ist keine starre Präferenzregel

Der durchschnittliche Einzelbieteranteil, jene Verfahren ohne Wettbewerb, liegt bei 40 Prozent. Durch „Made in Europe and Partner Countries“, bei dem man sich auf den europäischen Standort fokussieren will, soll dieses Problem aber nicht verstärkt werden. „‚Made in Europe and Partner Countries‘ ist nicht als starre Präferenzregel zu verstehen“, erklärt das Wirtschaftsministerium und ergänzt: „Strategische Beschaffung und ein breiter Bieterwettbewerb sind dabei keine Gegensätze, sondern müssen gemeinsam gedacht werden.“

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