Gentechnik bei Pflanzen

Wie kommt ein Bakterien-Gen in eine Maispflanze? Das wichtigste Werkzeug dafür haben nicht Menschen erfunden, sondern ein Bodenbakterium: Es schleust schon seit Jahrmillionen eigene Gene in Pflanzen ein. Hier erfährst du, wie Forschende das nutzen – und was aus den bekanntesten Gentechnik-Pflanzen geworden ist.

Drei Hürden auf dem Weg ins Erbgut

Ein neues Gen muss bei einer Pflanzenzelle drei Hindernisse überwinden: die feste Zellwand, die Zellmembran und schließlich die Hülle des Zellkerns. Dort muss die DNA stabil in ein Chromosom eingebaut werden, damit sie abgelesen und an Nachkommen weitergegeben wird. Danach kommt die vierte, oft größte Hürde: Aus der einen veränderten Zelle muss wieder eine ganze Pflanze wachsen.

Zwei Methoden sind besonders verbreitet. Bei der Genkanone (Partikelbeschuss) werden winzige, etwa einen Mikrometer große Gold- oder Wolframkügelchen mit DNA beschichtet und mit hohem Druck in Pflanzengewebe geschossen. Am häufigsten genutzt wird aber das Bakterium Agrobacterium tumefaciens – inzwischen auch bei Getreide wie Reis und Mais.

Die Agrobacterium-Methode

Agrobacterium lebt im Boden und dringt über Wunden in Pflanzen ein. Es besitzt ein ringförmiges Extra-DNA-Molekül, das Ti-Plasmid (Ti = tumorinduzierend). Ein Abschnitt davon, die T-DNA, wird in den Zellkern der Pflanze übertragen und dort ins Erbgut eingebaut. Ihre Gene bringen die Pflanze dazu, eine Wucherung zu bilden (Wurzelhalsgalle) und Nährstoffe für die Bakterien herzustellen. Gentechniker „entschärfen“ das Plasmid: Sie entfernen die Tumorgene und setzen an ihre Stelle das gewünschte Gen und ein Markergen.

1. Gen vorbereitenDas Wunschgen wird mit Restriktionsenzymen und Ligase in die T-DNA eines entschärften Plasmids eingebaut, zusammen mit einem Markergen.
2. InfizierenBlattstückchen oder junge Embryonen werden mit den Bakterien gemischt. Stoffe aus den Wunden aktivieren die Übertragungsgene des Bakteriums.
3. EinbauenDie T-DNA gelangt in den Zellkern und wird an einer zufälligen Stelle in ein Chromosom eingebaut.
4. AuslesenAuf dem Nährboden ist ein Selektionsmittel, etwa ein Antibiotikum. Nur Zellen mit Markergen überleben.
5. RegenerierenMit Pflanzenhormonen wachsen aus den Zellen zunächst ein Zellhaufen (Kallus), dann Spross und Wurzeln. Die neuen Pflanzen werden über mehrere Generationen geprüft.

Bt-Mais und herbizidtolerante Pflanzen

Bt-Mais trägt ein Gen aus dem Bodenbakterium Bacillus thuringiensis (Bt). Es enthält den Bauplan für ein Cry-Protein, das bestimmte Insektenlarven tötet, beim Mais vor allem den Maiszünsler, dessen Raupen sich durch die Stängel fressen. Das Protein wird erst im basischen Darm der Larven aktiviert und bindet dort an passende Rezeptoren der Darmwand; es entstehen Poren, die Larve stirbt. Säugetiere haben einen sauren Magen und keine passenden Rezeptoren. Dasselbe Bt-Protein wird übrigens als Spritzmittel im Ökolandbau eingesetzt (siehe Biologische Schädlingsbekämpfung). Der Bt-Mais MON810 ist die einzige GV-Pflanze mit EU-Anbauzulassung; angebaut wird er fast nur in Spanien, in Deutschland ist er seit 2009 verboten. Wie das Bt-Gift wirkt und was Studien zu Nutzen und Risiken zeigen, erklärt die Seite Bt-Mais.

Herbizidtolerante Pflanzen vertragen ein bestimmtes Unkrautvernichtungsmittel. Das bekannteste ist Glyphosat: Es blockiert in Pflanzen das Enzym EPSPS, das zur Herstellung lebenswichtiger Aminosäuren gebraucht wird. Gentechnisch veränderte Soja enthält eine EPSPS-Variante aus einem Bakterium, die von Glyphosat nicht gehemmt wird. Der Landwirt kann dann über den Bestand spritzen – die Unkräuter sterben, die Soja nicht. Herbizidtoleranz ist weltweit die häufigste gentechnische Eigenschaft. Wohin der dauerhafte Einsatz desselben Mittels führt, erfährst du unter Resistenzen gegen Herbizide.

Golden Rice: Vitamin A aus dem Reiskorn

Vitamin-A-Mangel kann zu Erblindung führen und schwächt das Immunsystem, vor allem bei Kindern in Regionen, in denen fast nur Reis gegessen wird. Die Forscher Ingo Potrykus und Peter Beyer stellten 2000 einen Reis vor, dessen Körner Beta-Carotin bilden, die Vorstufe von Vitamin A – daher die goldgelbe Farbe. Dafür bauten sie Gene aus Narzisse und einem Bakterium ein; die verbesserte Version „Golden Rice 2“ (2005) nutzt ein Gen aus Mais und bildet deutlich mehr Beta-Carotin.

Der Weg auf die Felder ist bis heute schwierig. Die Philippinen gaben Golden Rice im Juli 2021 als erstes Land für den kommerziellen Anbau frei. Am 17. April 2024 stoppte ein Berufungsgericht den Anbau von Golden Rice und Bt-Aubergine mit Verweis auf das Vorsorgeprinzip. Laut einem Bericht des US-Landwirtschaftsministeriums vom Dezember 2025 lag der Fall beim Obersten Gerichtshof; die Anordnung galt weiter. Befürworter sehen in dem Reis eine günstige Hilfe gegen Mangelernährung. Kritiker halten Vitamin-Gaben und eine vielfältigere Ernährung für wirksamer und bemängeln, dass Beta-Carotin bei Lagerung abgebaut wird. Die Geschichte von der Entwicklung bis zum Anbaustopp auf den Philippinen erzählt die Seite Golden Rice.

Neue genomische Techniken (NGT)

Mit Genscheren wie CRISPR/Cas9 wird kein fremdes Gen eingebaut, sondern ein pflanzeneigenes Gen gezielt verändert. Oft bringt man die Bauanleitung für die Genschere zwar zunächst per Agrobacterium in die Pflanze; durch Kreuzung lässt sie sich danach wieder entfernen. Zurück bleibt nur die kleine Änderung. Beispiele: In Japan ist seit 2021 eine genomeditierte Tomate mit mehr GABA im Handel, einem Stoff, der den Blutdruck senken soll; in der Forschung gibt es mehltauresistenten Weizen. Die EU-Verordnung (EU) 2026/1388 unterscheidet ab Juli 2028:

• NGT-1: Pflanzen, die auch durch konventionelle Züchtung entstehen könnten – Behandlung wie konventionelle Sorten, nur das Saatgut wird gekennzeichnet.
• NGT-2: alle anderen – weiter Zulassung, Risikobewertung und Kennzeichnung. Herbizidtoleranz fällt immer in NGT-2.

Fachbegriffe

Agrobacterium tumefaciens

Bodenbakterium, das einen Teil seiner DNA in Pflanzenzellen überträgt; wichtigstes Werkzeug der Pflanzengentechnik.

Ti-Plasmid

Ringförmige Extra-DNA von Agrobacterium; ihre T-DNA wird ins Pflanzenerbgut eingebaut.

Markergen

Gen, das veränderte Zellen erkennbar oder auslesbar macht, z. B. eine Antibiotikaresistenz.

Kallus

Ungeordneter Zellhaufen, aus dem mit Pflanzenhormonen neue Pflanzen regeneriert werden.

Bt-Protein (Cry-Protein)

Eiweiß aus Bacillus thuringiensis, das bestimmte Insektenlarven tötet.

Herbizidtoleranz

Eigenschaft einer Pflanze, ein bestimmtes Unkrautvernichtungsmittel zu vertragen.

Genkanone

Gerät, das DNA-beschichtete Metallkügelchen in Zellen schießt (Partikelbeschuss).

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