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Samstag, 23.09.2017
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Riesen-Pflanzen per Genmanipulation

Genetischer Schalter verzögert Blüte und lässt Pflanzen größer werden

Forscher haben einen genetischen Schalter entdeckt, mit dem Tabakpflanzen jahrelang jung bleiben und grenzenlos hoch wachsen. Dieser genetische "Jungbrunnen" könnte ihrer Ansicht nach dabei helfen, diese und andere Pflanzenarten als Biomasse-Lieferanten effektiver zu machen. Denn er verzögert die Blüte und lässt Triebe oder Knollen stärker und länger wachsen als normal.
Die Forscher mit ihrem Riesentabak

Die Forscher mit ihrem Riesentabak

Das Leben von Tabakpflanzen ist kurz: Sie wachsen etwa drei bis vier Monate lang, blühen und sterben dann ab. Auch ihre Größe ist begrenzt, sie erreichen nur etwa eineinhalb bis zwei Meter Höhe. Forscher am Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Ökologie IME in Münster haben nun einen Jungbrunnen für Tabakpflanzen gefunden. Die Münsteraner entdeckten einen genetischen Schalter, der das Blühen und damit auch das frühe Sterben der Pflanzen umgeht – und so auch den Wachstumstopp ausschaltet.

Sechs Meter hoch und kein Ende in Sicht


"Die erste unserer Tabakpflanzen ist nun fast acht Jahre alt und wächst und wächst und wächst", sagt Dirk Prüfer, Abteilungsleiter für Funktionelle und Angewandte Genomik am IME. "Obwohl wir sie regelmäßig zurückschneiden, ist sie 6,50 Meter hoch. Würde unser Gewächshaus mehr Platz bieten, wäre sie wahrscheinlich noch größer. Ihr Stammdurchmesser liegt bereits bei zehn Zentimetern." Die Blätter, die weit unten am Stamm sitzen, werden bei dieser genveränderten Tabakpflanze nicht gelb und fallen herab, wie bei ihren Artgenossen, sondern sie bleiben frisch und grün. Die Wissenschaftler haben die veränderte Pflanzenart daher "forever young" getauft.

Doch wie erreichen die Forscher diese "ewige Jugend" und das unbegrenzte Wachstum der Pflanze? "Wir modifizieren die Expression, also die Information eines bestimmten Gens derart, dass der Blühzeitpunkt nach hinten verschoben wird", erläutert Prüfer. Dieses veränderte Gen schleusen die Forscher über ein Bakterium wieder in die Pflanze ein. Das Bakterium dient quasi als Shuttle-Service für das modifizierte Gen.


Riesenkartoffeln für mehr Stärke


Das Prinzip lässt sich auch auf andere Pflanzenarten übertragen, momentan arbeiten die Wissenschaftler im Auftrag eines japanischen Chemiekonzerns an Kartoffelpflanzen. Mit ihrem Wissen bringen die Experten die Nutzpflanzen dazu, sehr viel mehr Biomasse zu produzieren. Im Fall der Kartoffeln heißt das sehr viel mehr Stärke. Um die Versorgung mit Nahrungsmitteln und pflanzlichen Rohstoffen zu sichern, müsse sich der Ertrag pro Hektar bis 2050 verdoppeln, so eine Forderung des Bioökonomierates der Bundesregierung. "Diesem Ziel kommt man mit der neuen Technologie ein großes Stück näher", so Prüfers Einschätzung.

"Vielversprechend ist unser Verfahren allerdings nur bei Pflanzen, bei denen es nicht auf die Blüten ankommt, etwa Zuckerrüben. Bei Raps macht das keinen Sinn." Dass die Pflanzen nicht blühen, hat einen enormen Vorteil: Ohne Blüten produzieren die Pflanzen auch keine Samen oder Pollen. Die Gewächse können sich daher nicht vermehren und somit auch nicht ungeplant ausbreiten.

Ausschalten per Chemie


In einem weiteren Schritt wollen die Forscher künftig versuchen, die Wachstumsgrenzen der Pflanzen auch über eine chemische Mutagenese ausschalten zu können – und damit ohne aufwändige Gentechnik. Dies geschieht durch chemische Zusätze, die Veränderungen in der DNA-Abfolge eines Samenkorns bewirken. Der Vorteil: Die entstandene Pflanze wäre keine gentechnisch veränderte Pflanze mehr, sondern eine auf üblichem Wege gezüchtete. "Doch dazu", sagt Prüfer, "müssen wir die Deregulation der Gene zunächst noch besser verstehen." Im kommenden Jahr, so hofft der Wissenschaftler, könnten die Züchtungs-Untersuchungen starten. Dann wären auch herkömmliche Pflanzen in der Lage, hoch hinauszuwachsen.
(Fraunhofer-Gesellschaft, 03.01.2013 - NPO)
 
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