Transgene Pflanzen

Transgene Pflanzen – Wie werden sie hergestellt?

Wie in unserem letztwöchigen Artikel „Einführung in die grüne Gentechnik – Transgene Pflanzen“ versprochen, folgt nun ein Text, der sich ausschließlich auf transgene Pflanzen und ihre Herstellung bezieht.

Wenn man keine Vorkenntnisse zum Thema transgene Pflanzen oder Genetik hat, empfiehlt es sich die vorrangegangene Passage zuerst zu lesen.

Transgene Pflanzen – Was sind sie?

Pflanzliche Organismen, die gezielt genmodifiziert wurden, werden als transgene Pflanzen bezeichnet. Es werden arteigene oder auch artfremde Gene künstlich in ihren Organismus transferiert, sozusagen „eingeschleust“.

Eine genauere Definition und einige Beispiele für transgene Pflanzen findet ihr hier.

Transgene Pflanzen und ihre Herstellung

Fremde Desoxyribonukleinsäure (DNA)  kann grundsätzlich nur unter folgenden Voraussetzungen in eine andere Zelle transferiert werden:

  • Die Spenderorganismus-DNA muss isoliert und in Fragmente zerlegt werden
  • Um die Spender-DNA zu übertragen wird ein Vektor als Transporter benötigt. Er besteht ebenfalls aus Desoxyribonukleinsäure und wird durch Restriktionsenzyme aufgeschnitten, damit sich die Spender-DNA anlagern kann
  • Eine Verbindung der beiden Moleküle wird erst durch das Enzym DNA-Ligase möglich.

Mittlerweile wurden einige Wege gefunden, um transgene Pflanzen herzustellen.

Zum einen ist es möglich transgene Pflanzen mit Hilfe von Blattstückchen zu erzeugen, doch es gibt auch zahlreiche Verfahren direkter Genübertragung.

Transgene Pflanzen erzeugt mit Hilfe von Blattstückchen

Transgene Pflanzen
Transgene Pflanzen erzeugt mit Hilfe von Blattstückchen

Bei der Herstellung mittels Blattstückchen dient meist ein Plasmid aus dem Bodenbakterium Agrobacterium tumefaciens  zum Einschleusen fremder Gene.  Dieses Plasmid beinhaltet Gene, die für die Steuerung von Gentransfer und Tumorwachstum verantwortlich sind, daher wird es als TI-Plasmid (TI für Tumor induzierend) bezeichnet. Besagte Gene werden jedoch herausgeschnitten und durch  die, zuvor isolierten, erwünschten Gene ersetzt. Dadurch kann beispielsweise eine Herbizidresistenz erzielt werden.

Gleichzeitig entsteht jedoch eine zusätzliche Antibiotikaresistenz. Dieses künstlich erzeugte Hybrid-Plasmid wird darauf folgend in eine Escheria-coli-Zelle übertragen und kann nun in, zuvor auf Nährboden kultivierten, Blattstückchen „eingebaut“ werden. Durch Zellteilung und Hormonbehandlungen erfolgt eine Regeneration neuer Gewächse. Theoretisch wären diese neuen Gewächse alle transgene Pflanzen, doch da sich Fremd-DNA nicht gezielt in einen Vektor einfügen lässt,  ist die Transformation meist nicht erfolgreich. Nur etwa jede 100 000. Zelle nimmt ein Plasmid auf. Daher muss selektiert werden welche neuen Gewächse die gewünschten Eigenschaften aufweisen.

Vor allem in der Pflanzenzucht wird, wegen der Probleme mit den Vektorsystemen, die DNA häufig direkt übertragen.

Transgene Pflanzen durch direkte Genübertragung

Grundlage für die direkte Genübertragung ist die Protoplastenstruktur.

Alle Verfahren beruhen darauf, dass die DNA durch Zellwand und Kernhülle ins Innere des Zellkerns gelangt. Verfahren zur direkten Genübertragung sind:

Partikelbeschuss-Technik:

Bei der Verwendung der sogenannten „Genkanone“ werden winzige Wolfram- oder Goldkügelchen mit Fremd-DNA überzogen und mit sehr hoher Geschwindigkeit auf die Zellen geschossen.

Elektroporation:

Durch elektrische Impulse wird die Durchlässigkeit der Zellmembran kurzfristig erhöht.

Mikroinjektion:

Es wird eine feine Hohlnadel oder Mikrokapillare verwendet, um die Desoxyribonukleinsäure in die Zellen zu injizieren.

Ultraschall:

Ähnlich der Elektroporation kann die Durchlässigkeit der Membran erhöht werden, wenn man sie mit hochfrequenten Schallwellen beschallt.

Fazit

Wir hoffen, dass wir euch nach dem kleinen Einstieg in die  grüne Gentechnik auch speziell  transgene Pflanzen und die verschiedenen Methoden ihrer Herstellung etwas näher bringen konnten. Ein weiterer Artikel in dieser Reihe wird sich mit den Anwendungsbereichen und Zielen der Gentechnik in der Pflanzenzucht, sowie transgene Pflanzen und ihre Freisetzung, beschäftigen.

2 thoughts to “Transgene Pflanzen – Wie werden sie hergestellt?”

  1. Wow klasse Artikel. Transgene Pflanzen und Gentechnik ist echt nicht leicht zu verstehen, aber der Artikel war sogar für mich verständlich danke! Mal wieder etwas neues zum Schutze der Gesunheit dazugelernt.

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