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Gentechnik bei Pflanzen

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Gentechnik bei Pflanzen

Gentechnik bei Pflanzen

Auf unserer Erde gibt es über 200.000 Pflanzenarten. Der Mensch nutzt lediglich 500 und davon haben 150 eine wirtschaftliche Bedeutung. Doch die Natur bietet mehr Möglichkeiten um Nutzpflanzen zu züchten und zu verändern. Z.B.: Durch die Einführung von fremden Genen (Erbanlangen) in Pflanzen, lassen sich neue Eigenschaften und Arten züchten, doch dieses Verfahren ist erst seit dem Beginn der achtziger Jahre möglich und ist nicht so einfach. Da eine Pflanzenzelle eine Zellwand besitzt und diese die erste Barriere darstellt. Als nächstes kommt das Zellmembran und ist dies überwunden, muß die eingeschleuste DNA noch in den Zellkern gelangen und dort stabil in das Erbgut eingebaut werden, so dass die Gene „angeschaltet“ sind und auch für die folgenden Generationen verfügbar sind.

Wie wird das fremde Gen in eine Pflanze transportiert?
Hierfür gibt es mehrere Möglichkeiten:

Das beliebteste Transportmittel, um Fremdgene in eine Pflanze zu schleusen, ist ein Mikroorganismus: Agrobacterium tumefaciens. Es ist ein Bakterium, das im Boden lebt und sehr gut Erbgut übertragen kann.

Wenn Pflanzen verwundet sind, scheiden sie Stoffe aus, die den Mikroorganismus anlockt. Überfallartig besiedeln die Bakterien das Pflanzengewebe und schleusen dabei einen Teil ihrer Erbinformation in die Zelle ein. Dieser Teil des Bakteriumgenoms liegt auf einem DNA-Ring, einem sogenannten Plasmid. Wenn diese Information in die Zelle einer Pflanze eindringt, beginnt die Zelle Nährstoffe gegen die Bakterien zu produzieren. Daher bauen die Gentechniker zusätzlich noch ein sogenanntes Markergen ein. Dieses Gen kann zum Beispiel eine Resistenz gegen ein bekanntes Antibiotika sein.

Leider klappt die Methode mit den Mikroorganismen nicht bei allen Nutzpflanzen, dazu gehören alle Getreidearten, deshalb versuchte man eine Genwanderung durch Hochspannung zu erzeugen. So führte etwa ein Gemisch aus Protoplasten-Zellen und frei „schwimmender“ DNA bei 1.500 Volt zum gewünschtem Erfolg. Dies lässt sich so erklären: Die Hochspannungspulse erhöhen vorübergehend die Durchlässigkeit des Plasmamembrans, des Fremdgenmaterial dringt in die Pflanzenzellen ein. Doch die Ausbeute ist gering. Bei lediglich einem Prozent der eingesetzten Zellen findet die Genübertragung statt.

Erfolgreicher, aber auch wesentlich schwieriger zu handhaben, ist eine andere Technik. Bei der Mikroinjektion sticht man mit einer sehr feinen Glaskapillare in die Protoplasten. Durch diese Kapillare gelangen dann auch die DNA in die Zelle. Die Ausbeute hierbei beträgt im Durchschnitt 15 Prozent.

Man kann Gene auch durch eine sogenannte Genkanone einsetzten. Das Mittel der Wahl ist der Partikelbeschuß. Dazu packt man die DNA auf Gold- oder Wolframpartikel. Diese winzigen Teile dürfen nur 3 Millionstel-Millimeter groß sein und werden mit hoher Geschwindigkeit in die Pflanzenzellen „geschossen“. Das Gute an der Sache ist, dass die Gold- oder Wolframpartikel nicht in der Zielzelle bleiben, sondern nur die DNA dort abladen. Für die Nutzpflanzen wie Mais, dessen Regenerationsversuche aus Protoplasten jahrelang erfolglos verliefen, ist der Partikelbeschuß die einzigste Methode die klappt.

Gentechnik bei Pflanzen

 

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