Charakterisierung von Weizen aus unterschiedlichen Anbauformen

Charakterisierung von Weizen aus unterschiedlichen
Anbauformen mit Profiling-Methoden
Georg Langenkämper, Thomas Betsche, und Christian Zörb Detmold,
Karsten Niehaus, Bielefeld
Kurzfassung
Der Anteil des ökologischen Landbaus ist in Europa in den letzten Jahren stetig gewachsen. In
Deutschland wird dieser Trend an einigen Kennzahlen deutlich: die landwirtschaftliche Nutzfläche,
die nach den Regeln EU-Öko-Verordnung Nr. 2092/91 bewirtschaftet wird, stieg zwischen 1995
und 2005 von 272.000 auf 807.000 ha. Der Anteil ökologisch erzeugter Lebensmittel beträgt 3 %
des Gesamtmarktes, wobei in 2005 ein Umsatzwachstum von 15 % erzielt wurde. Viele
Verbraucher sind der Meinung, daß ökologische Lebensmittel nicht nur sicherer (Rückstände von
Pflanzenschutzmitteln) sondern auch gesünder (Inhaltsstoffe) seien als konventionelle
Lebensmittel. Diese Verbrauchermeinung ist einer der Gründe für den wachsenden Erfolg von
Produkten aus dem ökologischen Landbau. Wissenschaftliche Beweise, daß ökologische
Lebensmittel eine ernährungsphysiologisch bessere Qualität besitzen, stehen jedoch aufgrund der
vielen Variablen beim Vergleich von ökologischen mit konventionellen Lebensmitteln aus dem
Handel (unterschiedliche Sorten, klimatische Bedingungen, Bodentyp u. a. Faktoren) noch aus.
Zudem wurden in veröffentlichten Untersuchungen immer ausgewählte Stoffe bestimmt, was
bedeutet, daß nur sehr wenige der vielen vorhandenen Inhaltsstoffe erfaßt wurden.
Ziel unserer Arbeiten ist es, ökologisch und konventionell angebauten Weizen mit ProfilingMethoden zu untersuchen. Diese Methoden erfassen große Spektren an Inhaltsstoffen. Ergänzend
wurden
verschiedene
andere biochemische
Methoden
eingesetzt,
vor
allem
um
ernährungsphysiologisch möglichst umfassend vergleichend zu charakterisieren. Es ist denkbar,
daß so eine Signatur für die Anbauform identifiziert werden kann, die für Herkunftsnachweise
genutzt werden könnte. Weizen des DOK-Feldversuchs wurde für unsere Untersuchungen
eingesetzt. Der DOK-Feldversuch wird seit 1978 in der Schweiz vom Forschungsinstitut für
biologischen Landbau und der Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon betrieben. Im
DOK-Feldversuch wird Weizen in einem Fruchtfolgesystem auf Parzellen in insgesamt fünf
verschiedenen Varianten, die ökologische und konventionelle Anbauformen beinhalten, angebaut.
Die Verwendung identischer Sorten, gleiche Fruchtfolgen, gleiche klimatische Bedingungen und
der homogene Bodentyp gewährleisten, daß die Bedingungen für die ökologischen und
konventionellen Anbausysteme weitestgehend vergleichbar sind, daß also keine weiteren
Variablen eingeführt werden. Lediglich Form und Menge der Düngung und die
Pflanzenschutzmaßnahmen sind spezifisch für die jeweiligen Anbausysteme. Weizen des DOKFeldversuchs eignet sich daher in besonderer Weise, um Vergleichsstudien verschiedener
landwirtschaftlicher Systeme durchzuführen. Von zwei Ernten der DOK-Versuchsvarianten wurden
in Weizenschrot gezielt Konzentrationen von ernährungsrelevanten Inhaltsstoffen bestimmt. Die
Konzentrationen an Inhaltsstoffen schwankten zwischen den verschiedenen Anbauformen
geringfügig, so daß hinsichtlich dieser Inhaltsstoffe kein Unterschied in der
ernährungsphysiologischen Qualität des Weizens besteht.
Zum Profiling von niedermolekularen Inhaltsstoffen wurde eine GC-MS-Technik eingesetzt.
Metabolit-Profile von Weizenähren in der Kornfüllungsphase und von reifen Weizenkörnern wurden
aufgenommen. Aminosäuren, organische Säuren und Nukleotide sowie Zucker, Zuckerphosphate
und Zuckeralkohole wurden identifiziert. Die statistische Auswertung der Daten zeigte, daß
unabhängig von der Anbauform, die Konzentrationen einiger Aminosäuren und organischer
Säuren in Ähren in der Kornfüllungsphase wesentlich höher waren als in reifen Weizenkörnern.
Wenige statistisch signifikante Unterschiede in Metabolitkonzentrationen zwischen ökologischen
und konventionellen Anbauformen wurden hauptsächlich für Ähren in der Kornfüllungsphase
gefunden. Protein-Profiling mit zweidimensionaler Gelelektrophorese und Massenspektrometrie
(MALDI-TOF) wurde durchgeführt. Die relative Expression von 1049 einzelnen Proteinen wurden
ermittelt, wobei die Expression von 37 Proteinen, hauptsächlich hoch- und niedermolekulare
Glutenine sowie Triticin, in konventionellem Weizen signifikant höher war als in ökologischem
Weizen. Bei 2 Proteinen war die Expression in ökologischem Weizen signifikant erhöht. Es ist nun
zu prüfen, ob diese differentiell exprimierten Proteine eine spezifische Signatur zur Unterscheidung
von ökologischem und konventionellem Weizen ergeben, auf deren Basis ein Herkunftsnachweis
entwickelt werden kann.
Die während des Vortrages gezeigte Präsentation können Sie h i e r einsehen.
Anschrift der Verfasser:
Dr. Georg Langenkämper, Dr. Thomas Betsche und Dr. Christian Zörb
Bundesforschungsanstalt für Ernährung und Lebensmittel
Schützenberg 12
32756 Detmold

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