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Von Pflanzen produzierte Kohlenhydrate wie Zucker und Stärke bilden eine bedeutende Grundlage für unsere Gesellschaft: Sie besitzen nicht nur einen hohen Nährwert, sondern sind auch wichtige Rohstoffe für die Industrie und die Produktion von Biokraftstoffen, welche wahrscheinlich auch in Zukunft einen Teil unserer erneuerbaren Energien ausmachen werden. Das Ziel der hier vorgeschlagenen Forschung ist es, zu verstehen, wie die Pflanze ihr häufigstes Speicherkohlenhydrat – Stärke – herstellt.
Stärke besteht aus Glukose (Traubenzucker), die zu linearen und verzweigten Ketten polymerisiert, welche dann wiederum semi-kristalline, wasserunlösliche Stärkekörner ausbilden. Obwohl Stärke uns allen bekannt ist, verstehen Wissenschaftler noch nicht vollständig, wie sie von Pflanzen hergestellt wird. Pflanzen besitzen zahlreiche spezielle Proteine – Enzyme –, die die Zuckerpolymere synthetisieren; nachwievor unbekannt ist jedoch, wie diese zusammenarbeiten, um die spezifische Struktur von Stärke zu erreichen. Um die Funktionen dieser Proteine in Modellpflanzen wie Arabidopsis thaliana und Nichtmodellpflanzen zu untersuchen, verwenden wir molekulargenetische sowie biochemische Methoden. Zum Beispiel entfernen wir einzelne oder mehrere Enzyme aus Arabidopsis thaliana und untersuchen dann die Auswirkungen auf die Stärkesynthese. Unser letztendliches Ziel ist es, Stärke nachzubauen, sei es im Reagenzglas oder in lebenden Zellen wie der Hefe Saccharomyces cerevisiae, die natürlicherweise keine herstellt. Dies würde zeigen, dass wir die Stärkesynthese verstehen. Zusätzlich wäre es ein nützliches Werkzeug, um unser Wissen, wie wir die Struktur der Stärke kontrollieren können, weiter zu erhöhen. Diese wertvollen Kenntnisse könnten dann dazu beitragen, verbesserte stärkeliefernde Pflanzen (wie Kartoffeln oder Getreide) herzustellen, entweder durch Züchtung oder durch biotechnologische Methoden.