Banane

Die Banane ist eine Pflanze der Tropen. Auf den für den Export produzierenden Plantagen wird hauptsächlich eine Sorte der Kreuzungsart Musa x paradisiaca angebaut. Bis in die 1960er Jahre war dies die Gros Michel, deren Anbau aber aufgrund einer Pilzkrankheit, der so genannten Panamakrankheit, aufgegeben wurde. Heute ist die wichtigste Handelssorte die Cavendish-Banane, bei der die Pilzerkrankung nur schwach auftritt. Allerdings ist auch diese Bananensorte durch eine neue aggressive Variante des Pilzes akut bedroht.

Hauptanbauländer sind Indien, China, Indonesien, Brasilien, Ecuador und Philippinen. Deutschland importiert Bananen vor allem aus Ecuador, Kolumbien und Costa Rica. Die Banane ist nach dem Apfel die beliebteste Frucht.

Die unreif geernteten Bananen werden in Kühlschiffen transportiert. Nach dem Entladen wird der Reifeprozess in Reifekammern unter kontrollierten Bedingungen fortgesetzt. Dazu werden die Bananen meist mit Ethylen begast.

Neben der für den Export bestimmten Dessertbanane wird in den subtropischen Regionen Afrikas, Asiens und Amerikas die Koch- oder Gemüsebanane angebaut. Sie ist dort ein Grundnahrungsmittel. Der größte Produzent von Kochbananen ist Uganda.

Beispiele Forschung und Entwicklung (Gentechnik, neue Züchtungsverfahren)

Resistenz gegen Pilzerkrankungen. Von Südostasien aus verbreitet sich eine neue Variante der Pilzerkrankung Panama Disease (Tropical Race 4). 2019 erreichte sie den amerikanischen Kontinent in Kolumbien. 80 Prozent der Exportbananen kommen von den großen Bananenplantagen Süd- und Mittelamerikas. Neue, resistente Kultursorten sind bisher nicht in Sicht. Verschiedene internationale Forschungsgruppen arbeiten mit modernen molekularbiologischen, auch mit gentechnischen Verfahren, an neuen Resistenzkonzepten gegen die TR4-Variante der Panamakrankeit. So leitet etwa die Universität Wageningen drei internationale Projekte, um den neuen Erreger in den Griff zu bekommen. In Zusammenarbeit mit indonesischen Wissenschaftlern konnten die Niederländer jüngst den genetischen Hintergrund für die Resistenz der Bananensorte Musa acuminata, eines Vorfahren der Cavendish-Banane, aufklären. Diese Banane ist resistent, sowohl gegen TR1 als auch TR4. Inzwischen wurden molekulare Marker für den Züchtungsprozess entwickelt.

An der Queensland University of Technology (Australien) wurden in Zusammenarbeit mit der Uni Wageningen Bananen entwickelt, die Infektionen mit TR4 überstehen können. Um dies zu erreichen, wurde ein Resistenzgen (RGA2) aus einer Wildbanane übertragen. Die Ergebnisse eines dreijährigen Freilandversuches mit diesen gv-Bananen wurden 2017 veröffentlicht. Eine der gv-Linien erwies sich als vollstängig resistent, drei weitere zu mehr als 80 Prozent resistent. Seit 2018 lief ein großer Feldversuch, bei dem sich nach vier Jahren eine Sorte (QCAV-4) als quasi resistent erwies: QCAV-4 zeigte eine Infektionsrate von 2 Prozent im Vergleich zu den herkömmlichen Bananensorten mit Infektionsraten zwischen 75 und 95 Prozent. Nachdem im Mai 2023 ein Antrag zur Genehmigung der gv-Banane bei den zuständigen Behörden in Australien eingereicht worden war, wurde die Banane nun von den australischen Behörden für den Verzehr zugelassen.

Auch in der Kulturbanane Cavendish findet sich natürlicherweise das Resistenzgen RGA2, das aber nicht mehr aktiv ist. In einem weiteren Ansatz will das Forschungsteam deshalb versuchen, das Resistenzgen mit Hilfe von Genome Editing zu reaktivieren.

Mit ähnlichen Ansätzen wird an der Entwicklung von Bananen gearbeitet, die über eine wirksamere Resistenz gegen den Black Sigatoka-Pilz verfügen, eine weitere bedeutende Pilzerkrankung bei Bananen. Black Sigatoka schränkt die Photosynthese der befallen Bananenstauden ein. Sie bilden dann weniger Früchte. Zudem reifen sie vorzeitig, so dass sie sich nicht mehr für den Export eignen.

Bakterienresistenz. In Uganda laufen seit 2010 Freilandversuche mit gentechnisch veränderten Bananen, die eine Resistenz gegen Xanthomonas campestris aufweisen. Das Bakterium löst eine Blattwelke aus und verursacht Ertragseinbußen von bis zu 90 Prozent. In die gv-Bananen wurden zwei Gene aus grüner Paprika übertragen. In den Freilandversuchen zeigte sich bereits, dass die meisten der transgenen Bananen-Linien eine hohe Resistenz aufweisen, einige sogar eine 100-prozentige. Anfang 2017 startete der erste von drei großangelegten Freilandversuchen an verschiedenen Standorten. Die Projekte werden maßgeblich vom International Institute of Tropical Agriculture in Nigeria, vom Nationalen Agrarforschungsinstitut in Uganda und von der Universität Leuven in Belgien getragen. Auch in Kenia startete 2016 ein Freilandversuch mit Xanthomonas-resistenten Bananen.
Inzwischen ist es kenianischen Wissenschaftlern gelungen, Bananenpflanzen mit Hilfe der Gen-Schere CRISPR/Cas gegen die Blattwelke zu wappnen. Diese Pflanzen werden zurzeit im Gewächshaus getestet.

Virusresistenz etwa gegen das Banana Bunchy Top Virus oder Banana Bract Mosaic Virus. In Malawi werden virusresistente gv-Bananen im Freiland getestet.
Einem Forscherteam aus Kenia und den USA ist es gelungen, Kochbananen gegen das Banana Streak Virus zu wappnen. Das Virus ist in der Lage, seine DNA in das Bananengenom einzuschleusen. Unter Stressbedingungen wird diese aktiviert und die Pflanze erkrankt. Mit Hilfe der Gen-Schere CRISPR/Cas konnte die virale DNA deaktiviert werden. Unter Trockenstress zeigten 75 Prozent der editierten Pflanzen keinerlei Symptome der Viruserkrankung.

Resistenz gegen Nematoden. In die Bananen wurden Cystatin-Gene eingeschleust. Cystatin hemmt die Wirkstoffe, welche Nematoden produzieren, um in den Stängel eindringen zu können. Dadurch wird die Eiablage im Stängel verhindert. In Freisetzungsversuche in Uganda zeigten sich die gv-Bananen nahezu vollständig resistent gegenüber Nematoden.

Anreicherung mit den wichtigen Mikronährstoffen Vitamin A, Vitamin E und Eisen. Öffentliche Forschungseinrichtungen in Australien, Uganda und Tansania haben gemeinsam eine gv-Banane mit erhöhtem Gehalt an Vitamin E, Provitamin A und Eisen entwickelt. Erste Freilandversuche werden bereits in Australien und Uganda durchgeführt.

Einem indischen Forschungsteam ist es gelungen, den Gehalt an Betacarotin (Provitamin A) in Bananen um das Sechsfache zu steigern. Dies wurde erreicht durch gezielte Ausschaltung eines Stoffwechselgens mit Hilfe der Gen-Schere CRISPR/Cas.

„Impfbananen“. Sie wurden Anfang der 2000er Jahre zum Symbol für die Idee, sich durch den Verzehr etwa von Obst vor Infektionskrankheiten zu schützen. Der Impfstoff sollte einfach mit der Banane verabreicht werden und dadurch ein Impfschutz entstehen. Geforscht wurde an Impfbananen gegen Hepatitis-B, Gelbsucht, Cholera, Kinderlähmung, Masern und Durchfallerkrankungen. Diese Bananen sollten in solchen Ländern eingesetzt werden, in denen klassische Impfkampagnen nur schwer durchzuführen sind. Heute ist man von dieser Idee wieder abgerückt, weil ein Medikament, das strengen Qualitätsanforderungen unterliegt z.B. im Hinblick auf die Wirkstoffmenge, nicht einfach über eine Banane verabreicht werden kann. Es wird aber weiterhin viel daran geforscht, Pflanzen, etwa Tabak oder Salat, als Produktionsorganismen für Impfstoffe und andere Medikamente zu nutzen.

Großes Foto oben: Neil Palmer, CIAT