Etablierung von Zell- und Gewebekulturen für Medizinalpflanzen am Beispiel von Arnica montana im Rahmen des Projekts „Circular PhytoREVIER“ – Integrierte Wertschöpfung mit Anbau und Verwertung von Medizinalpflanzen im Rheinischen Revier

Die Entwicklung nachhaltiger Anbaumethoden für Medizinalpflanzen zur Deckung des steigenden Bedarfs an qualitativ hochwertiger Rohware ist für die pharmazeutische Industrie von großer Bedeutung. Gleichzeitig gilt es Umweltauswirkungen zu minimieren und die Biodiversität zu schützen. Im Rahmen der Initiative BioökonomieREVIER zur Bewältigung des Strukturwandels aufgrund des Braunkohleausstiegs soll das Rheinische Revier zu einer Modellregion für nachhaltige Bioökonomie entwickelt werden. Diesbezüglich werden Projekte gefördert, in denen durch eine enge Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft und Wirtschaft innovative Lösungen in Form von Innovationslaboren etabliert und umgesetzt werden. Ein Beispiel ist das Projekt „Circular PhytoREVIER“, das die nachhaltige Wertschöpfung mit Medizinalpflanzen im Rheinischen Revier fokussiert. Dafür haben die drei beteiligten Wissenschaftspartner Fraunhofer IME, Fraunhofer UMSICHT und Forschungszentrum Jülich, IBG-2, ihr jeweiliges Fachwissen, ihre Ressourcen, Infrastrukturen sowie Vorarbeiten gezielt zusammengeführt, um im Rahmen des Projekts ertrags- und standortoptimierte Medizinalpflanzen zu etablieren und diese sowohl im Freiland als auch in geschlossenen Indoor-Systemen anzubauen. Darüberhinaus werden innovative Verfahren zur gezielten Steuerung und Erhöhung des Wirkstoffgehalts durch biologische, chemische und physikalische Stressgabe sowie zur nicht-invasiven Erfassung von Wachstums- und Ernteparametern entwickelt. Die Arbeiten des Fraunhofer IME umfassen dabei die Entwicklung molekularer Marker zur Züchtungsunterstützung und die Generierung von Zell- und Gewebekulturen ausgewählter Medizinalpflanzen. Eine unserer Modellpflanzen ist Arnica montana, die unter anderem Sesquiterpenlactone (SL) als wertgebende Inhaltsstoffe produziert. Unsere Arbeiten konzentrierten sich zunächst auf die Identifizierung der bisher unbekannten SL-Biosynthesegene und zukünftig auf deren Charakterisierung. Dafür fokussieren wir uns zurzeit auf die Etablierung der in vitro-Vermehrung von Arnika-Pflanzen sowie die pflanzliche Regeneration aus Einzelzellen und schließlich auf die genetische Modifikation von Arnica montana, um zukünftig Biosynthesegene des SL-Stoffwechsels charakterisieren und den SL-Gehalt in der Pflanze oder auch Zellkultur optimieren zu können.