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Plasmidringe und Gen-Kanonen

Wie kommen die fremden Gene in die Pflanze?

Auf dem Plasmidring des Bakteriums Agrobakterium tumefaciens liegen nicht nur die Gene, die das Programm der Zielzelle umschalten, um Nährstoffe für die Bakterien zu produzieren und das Tumorwachstum zu fördern. Dort findet sich praktischerweise auch gleich das Werkzeug für den Einbau dieser Gene in das fremde Erbgut.

Trick der Wissenschaft

Wissenschaftler wenden nun einen Trick an: Sie tauschen jene Gene auf dem Ti-Plasmid aus, die eigentlich für die Nährstoffproduktion gedacht sind und ersetzen sie durch Gene, die für eine gewünschte Eigenschaft kodieren. So fügen sie etwa eine Resistenz gegen ein Herbizid wie Roundup ein. Das kann zum Beispiel ein Enzymgen sein, das die von Roundup betroffene EPSP-Synthase ersetzt oder die Bauanleitung für nützliche Inhaltsstoffe wie Beta-Carotin- oder Stärke. Das prominente Beispiel für letzteres ist die Amflora-Kartoffel – hier soll ein erhöhter Stärkegehalt die Knolle zu einem effektiven Rohstoff für die Produktion von stärkehaltigen Klebstoffen, von Papier und Textilien machen.

Genkanone: Hier wird eine stationäre Gene-Gun gezeigt. Mit hoher Geschwindigkeit werden die mit DNA beladenen Kügelchen in die Zellen geschossen. © gemeinfrei

Der goldene Schuss

Doch wie bei den meisten Methoden ist auch der Anwendungsbereich des Agrobakteriums begrenzt und so haben Forscher bereits weitere Methoden zur Transfektion – der Fremdgenübertragung in Pflanzenzellen – entwickelt. Ein besonders spektakulär anmutendes Beispiel stellt die Gen-Kanone dar. Sie schießt die gewünschten Gene durch rein mechanische Einwirkung in die Pflanzenzellen. Bei dieser auch als biolitische Transfektion bezeichneten Vorgehensweise werden Gold – oder Wolframkügelchen mit einer Geschwindigkeit von bis zu 1.300 Metern pro Sekunde in die Pflanzenzellen gejagt.

Der Vorteil: Die Gen-Kanone ist auf eine Vielzahl von Organismen anwendbar. Zudem können mehrere Gene auf einmal übertragen werden. Der Nachteil: Die Transfektion ist sehr instabil. So erfüllen die modifizierten Gene oft nur eine Zeit lang die gewünschte Funktion. Weil der „Schuss“ die Gene ungezielt im Pflanzengewebe verteilt, kommt es vor, dass nicht das gesamte Folgegewebe die neuen Gene trägt.

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Kathrin Bernard
Stand: 12.04.2013

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