Der universelle Rohstoff Stärke hat sowohl für die Nahrungsmittelindustrie als auch für die industrielle Verarbeitung einen hohen Stellenwert, wodurch die Anforderungen an Rohstoffpflanzen immer größer werden. In Deutschland ist die Kartoffelpflanze ein wichtiger Stärkelieferant. Daher besteht ein Ziel der biotechnologischen Forschung darin, deren Stärkeertrag pro Pflanze zu erhöhen.
In der vorliegenden Arbeit sollte durch Analysen dreifach transgener Kartoffelpflanzen untersucht werden, ob die gleichzeitige Erhöhung von source und sink Kapazität zu Ertragssteigerungen führt. Es wurden zwei unterschiedliche Ansätze zur Erhöhung der source Kapazität verwendet, zum einen die blattspezifische Repression der StAGPase und zum anderen die mesophyllspezifische Überexpression der EcPPase. Die Erhöhung der sink Kapazität erfolgte durch simultane knollenspezifische Überexpression des PsGPT und AtNTT, was bereits in früheren Studien zu Ertragssteigerungen in Kartoffelpflanzen führte (Zhang et al., 2008). Die AGN- und PGN-Pflanzen zeigten in Gewächshausanzuchten eindeutige Ertragsteigerungen im Vergleich zum Wildtyp und zu der zweifach transgenen Linie, deren sink Stärke erhöht ist. Der Knollenertrag war in den AGN-Linien um durchschnittlich 62%, der Stärkegehalt in Knollen um durchschnittlich 47% und der Stärkeertrag von Kartoffelknollen pro Pflanze durchschnittlich um den Faktor 2,4 im Vergleich zum Wildtyp gesteigert. In den PGN-Linien war der Knollenertrag um durchschnittlich 67%, der Stärkegehalt in Knollen um durchschnittlich 46% und der Stärkeertrag von Kartoffelknollen pro Pflanze durchschnittlich um den Faktor 2,5 im Vergleich zum Wildtyp erhöht. Diese Steigerungen lassen sich dadurch erklären, dass in den dreifach transgenen Pflanzen der Assimilatfluss in die Saccharosesynthese erfolgreich erhöht wurde, was eine erhöhte Zuckerexportkapazität zeigte. Dieser erhöhte Zuckerexport konnte in die sink Organe weitergeleitet werden und hatte zudem einen reduzierten Assmilatfluss in die Blattstärkesynthese und dadurch reduzierte Blattstärkegehalte zur Folge. Diese Erkenntnisse konnten für die AGN-Pflanzen in einer Beetanzucht unter freilandähnlichen Bedingungen bestätigt werden. Als Konsequenz der verbesserten Verfügbarkeit von ADP-Glukose in Knollen, aufgrund des erhöhten Imports von Glukose-6-Phosphat und ATP, konnte ein erhöhter Amylosegehalt in Knollen detektiert werden, was auf eine erhöhte Leistung der granagebundenen Stärkesynthase hinweist. Entwicklungs-abhängige Analysen der AGN-Pflanzen deuten darauf hin, dass die photosynthetische Aktivität in AGN-Pflanzen länger aufrechterhalten bleibt und die Pflanzen sich länger in der Speicherphase befinden.
Es konnte gezeigt werden, dass die gleichzeitige Erhöhung von source und sink Kapazität in Kartoffelpflanzen zu eindeutigen Ertragssteigerungen führt, was nicht nur für die Ertragssteigerung in der Kartoffelpflanze von großem biotechnologischem Interesse sein könnte, sondern auch für andere Nutzpflanzen
