Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IMEMetabolic Engineering in Pflanzen beinhaltet die Modifikation endogener Stoffwechselwege, um den Fluss in Richtung ausgewählter Substanzen zu erhöhen oder zu erniedrigen, oder um völlig neue Stoffwechselwege für die Herstellung neuer Verbindungen einzuführen. Mit Hilfe ausgefeilter molekularer Werkzeuge, detaillierter Kenntnisse über den jeweiligen Stoffwechselweg, und moderner Technologien des Gentransfers, haben wir in verschiedenen Ansätzen komplexe Stoffwechselwege verändern können: z.B. den der Polyamin-Biosynthese, der Biosynthese monoterpenoider Indolalkaloide, sowie die CO2-Fixierung in Kulturpflanzen. Der Polyamin Biosyntheseweg dient als nützliches und relevantes Modell zum Verständnis der Schlüsselfaktoren, welche die Expression von (Trans-) Genen steuern, die an komplexen Stoffwechselwege in Pflanzen beteiligt sind. Polyaminen spielen Schlüsselrollen in einer Vielzahl von Entwicklungsschritten und physiologischen und biochemischen Prozessen, und sie wirken auch als Anti-Oxidantien in der menschlichen Ernährung. Zurzeit evaluieren wir die Rolle der Polyamine in der Blatt Reifung und Seneszenz. Unsere Erkenntnisse aus der Veränderung des Polyamin Stoffwechselweges können nun verwendet werden, um die Qualität von Kulturpflanzen durch Gentechnik zu verbessern.
Ein wichtiger Schwerpunkt unserer Metabolic Engineering Aktivitäten liegt in der Entwicklung verschiedener Ansätze, die Biomasse und Produktivität von Nutzpflanzen durch eine verbesserte Aufnahme von Nährstoffen und CO2 zu erhöhen. Als Beispiel haben wir die photosynthetische Effizienz und den Knollenertrag von Kartoffel durch die Expression eines Glykolat-Dehydrogenase-Polyproteins (umfasst alle drei Untereinheiten D, E und F der Glykolat-Dehydrogenase von E. coli) um das 2,3-fache erhöhen können.