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Ein Bakterium als Gentechnik-Helfer

Die Methoden der Grünen Gentechnik

GVO oder englisch GMO bzw. GEO sind Abkürzungen die für die Bezeichnung „Gentechnisch veränderter Organismus“ stehen und somit nicht auf Pflanzen begrenzt sind. Vielmehr schließt der Begriff alle Arten von Organismen ein – oder wie es der deutsche Gesetzgeber formuliert: Jede biologische Einheit, die fähig ist, sich zu vermehren oder genetisches Material zu übertragen, einschließlich Mikroorganismen.

Das bedeutet, auch Viren, einzellige Algen, Bakterien und Tiere gehören dazu. Spricht man im Zusammenhang mit Pflanzen von GVOs, so sind Pflanzen gemeint, in deren Erbgut künstlich Gene anderer Pflanzenarten oder Organismen eingefügt wurden, um etwa Toxine zu produzieren, resistent gegen Herbizide zu machen oder den Ertrag zu steigern.

Agrobakterium tumefaciens - Tumor den das Bakterium bei einer Pflanze auslöst. Durch hervorgerufene Galle an einer Forsythie © C-M/ CC-by-sa 3.0

Tumor als Übertragungshilfe

Je nach Ziel der Manipulation und dem Bestimmungsort der Gene kommen dabei verschiedene Techniken zum Einsatz. Die wohl populärste Methode nutzt einen auf den ersten Blick natürlichen Vorgang: die Infektion der Pflanze mit einem Bakterium. Die Mikrobe mit dem Namen Agrobakterium tumefaciens fungiert hier als Überträger der fremden DNA in die Pflanze.

Dass das Bakterium die Fähigkeit zur Übertragung besitzt, wiesen erstmals Jozef Schell und Marc Van Montagu im Jahre 1983 nach. Seither haben viele Forscher das Bodenbakterium zur gezielten Übertragung von Genen verwendet. Sie machen sich dabei einige besondere Eigenschaften des Erregers zunutze: Das Bakterium trägt eine ganz besondere DNA in sich – ein sogenanntes Ti-Plasmid. Das Kürzel Ti steht dabei für „tumor inducing“, denn genau das ist die Strategie des Bakteriums – einen Pflanzentumor ausbilden. In der Natur greift das Bakterium verletzte Pflanzenteile an. Es wird dabei durch Stoffe wie Katechol oder Vanillin, die in der Wunde freigesetzt werden, angelockt. Es lagert sich auf der Verletzung an und beginnt nun, sein Erbgut in die Pflanze zu schleusen.

DNA-Ring als Werkzeug

Dazu nutzt Agrobakterium tumefaciens sein ringförmiges Ti-Plasmid. Solche DNA-Konstrukte besitzen viele Bakterien. Das Besondere an ihnen: Sie können leicht von einem Bakterium zum nächsten weitergegeben werden und fördern so den Genaustausch. Das Agrobakterium gibt nun seine tumorbildenden Gene an die Zellen der Pflanze weiter und schaltet dort das zelluläre Programm um – es kommt zur Tumorbildung. Winzer und andere Landwirte kennen die so entstehenden Krebsgeschwüre etwa als Maukekrankheit, Wurzelkropf oder Wurzelhalsgallentumor.

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Die Fähigkeit des Bakteriums seine Gene in die Pflanzenzellen und sogar in deren Zellkern – den Ort, wo auch die DNA einer Zelle liegt zu bringen – machen sich nun Forscher bei der grünen Gentechnik zu nutze.

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Kathrin Bernard
Stand: 12.04.2013

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Grüne Gentechnik
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Von den Grundlagen der Züchtung

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Gregor Mendel und die Farbe der Erbsenblüten

Von Mendel zur Gentechnik
Wie moderne Verfahren und genetisches Wissen die Pflanzenzüchtung veränderten

Altes Ziel - neue Wirkung
Wie funktioniert die Grüne Gentechnik?

Salz, Dürre und neue Vitamine
Grüne Gentechnik für den Kampf gegen den Welthunger?

Ein Bakterium als Gentechnik-Helfer
Die Methoden der Grünen Gentechnik

Plasmidringe und Gen-Kanonen
Wie kommen die fremden Gene in die Pflanze?

Landen Gentech-Produkte auf unseren Tellern?
Die Regeln zur Kennzeichnung - und ihre Ausnahmen

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