Gentechnik an Pflanzen

Gentechnik an Pflanzen

1. Übertragung der Gene

Gentransfer mit Agrobakterien

Diese Bakterien transportieren seit Millionen von Jahren Gene in Pflanzen. Es dringt über Verletzungen in Pflanzen ein und verursacht Wucherungen in Pflanzenzellen in Bodennähe.

Das Bakterium schleust Teile des eigenen Genmaterials in das Erbgut der Pflanze ein. An der Infektionsstelle beherrscht das Bakterium den Stoffwechsel und produziert seltene Aminosäuren die das Bakterium verwertet.

Pflanzenzüchter haben diesen natürlichen Mechanismus entdeckt und können nun mit Hilfe dieser Bakterien andere Gene auf Pflanzen übertragen. Die schädlichen Gene liegen auf einem t-Plasmid. Das schädliche Gen wird entfernt und mit anderen ausgetauscht. Somit ist das Bakterium nicht mehr schädlich.

Mit Agrobakterien werden Gene vor allem auf zweikeimblättrige Pflanzen übertragen z.B. Raps, Kartoffeln, Zuckerrüben und viele Gemüsearten.

Gentransfer mit Partikelbeschuß

Bei einkeimblättrigen Pflanzen (Gräser, Getreidearten, Mais) funktioniert diese Methode der Agrobakterien nicht, es mußten neue Verfahren entwickelt werden. Der Transfer mit Partikelbeschuß ist die erfolgreichste Methode von allen.

Die DNA wird um Gold- oder Wolframkügelchen gewickelt. Diese werden dann in die Pflanzenzelle geschossen. Der Durchmesser dieser Projektile beträgt nur tausendstel Millimeter.

Gentransfer in Protoplasten

Protoplasten sind Zellen (z.B. Blätter) ohne Zellwände, die mittels Enzymen entfernt worden sind. Die Protoplasten werden zusammen mit der DNA in einem Glasgefäß vermischt. Durch einen kurzen Stromstoß (Elektroporator) wandert die DNA in die Protoplasten, ohne daß sie ihre Fähigkeit zur Zellteilung verlieren. Aus diesen Protoplasten werden wieder intakte Pflanzen gewonnen.

Bei allen Methoden werden zusätzlich noch sog. Markergene übertragen, um festzustellen ob der Gentransfer gelungen ist. Dazu werden hauptsächlich Resistenzgene für Antibiotika verwendet.

Übertragene Gene

Herbizidresistenz: Man fand das entsprechende Gen zur Herbizidresistenz in einem Bodenbakterium. Dieses Gen veranlaßt die Pflanze zur Synthese von Proteinen, die das Herbizid abfangen und zu einem ungefährlichen Produkt umwandeln (Tabak, Raps, Reis, Sojabohnen, Mais, Baumwolle)

Pilzresistenz (Kartoffel) Kraut- und Knollenfäule

Virenresistenz (Zuckerrübe, Zucchini) Viren befallen Pflanzenzellen. Sie können selber keine Eiweiße bilden, also führen sie ihre Erbsubstanz in Pflanzenzellen ein und übernehmen die genetische Steuerung. Es werden neue Viren produziert. Ein Bauteil ist die Viruskapsel. Nach einer überstandenen Infektion "merkt" sich die Pflanze das Hüllprotein. Wird sie ein zweites mal befallen, so produziert sie nicht mehr das Protein. Man hat dann den Befehl zur Bildung der Hüllproteine isoliert und in die Planze (Zuckerrübe) eingeschleußt (Agrobakterium). Dieses Protein wird nun gebildet ist aber für die Pflanze ungefährlich. Kommt es jetzt zu einer Infektion, so wird der Virus nicht produziert. ("Prä-Immunität")

Insektenresistenz (Mais, Baumwolle, Raps, Kartoffeln) Das Bazillus thuringiensis ist ein  Krankheitskeim der die Raupen des Maiszünslers (Schmetterlingslarve) befällt. Dieses Bakterium produziert einen Eiweißstoff, der die Darmwand der Raupen angreift. Die Raupen sterben ab. Das Bakterium ist für Menschen und Tiere ungefährlich.

Reifeverzögerung (Anti-Matsch-Tomate) Tomaten werden unreif geerntet und gekühlt transportiert. Am Zielort werden sie dann mit einem Reifungsgas besprüht, daß den Reifungsprozess der Tomaten in Gang setzt. Die Tomate bildet Reifeenzyme, eines führt auch zum "Zermatschen". Es heißt Poly-Galacturonase und zerstört die stabilisierenden Zellwände. Das Enzym wurde isoliert und noch einmal in umgekehrter Richtung eingebaut. So heben sich die Wirkungen der Enzyme gegenseitig auf ("Antisense"). So kann die Tomate am Strauch ausreifen und besonders viel Geschmack und Aroma ausbilden.

Kritik an der Gentechnik

Gefahren:

Allergiegefahr? Es trat bisher ein Fall auf. Die Sojabohne wurde gentechnisch verändert um Methionin herzustellen. Das Gen wurde aus einer Paranuß isoliert und der Transfer ist gelungen. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß das Gen auch den Allergieauslöser enthalten. Dies wurde von Sicherheitstest herausgefunden. Das Produkt ist nicht auf den Markt gekommen.

Antibiotikaresistenz? Es wird immer wieder von Kritikern angeführt, daß sich die Resistenzen auf Darmbakterien übertragen könnten, da die Gene als Markergene benutzt werden. Die Wahrscheinlichkeit, daß sich solch eine Eigenschaft auf Bakterien ist gleich 0.

Freilandversuche mit transgenen Pflanzen können auch Gefahren mit sich bringen: z.B. die Zerstörung des ökologischen Gleichgewichts durch die unkontrollierte                  Ausbreitung der Pflanze.

Durch den Einbau von Fremdgenen könnte die Pflanze durch neue Stoffwechselwege Verbindungen herstellen, die für Mensch und Tier toxisch sein können.