Neues Verfahren ermöglicht "Operation" am Genom

24. April 2012, 15:36
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Genetische Informationen können damit präziser und verlässlicher in pflanzliches Erbgut eingebaut oder verändert werden

Ob größere Früchte, besserer Widerstand gegen Trockenheit oder buntere Blütenpracht: Seit jeher werden Nutzpflanzen durch Züchtung an die Bedürfnisse des Menschen angepasst. Mittlerweile stellt die Biotechnologie neue Werkzeuge an die Seite der klassischen Zuchtmethoden und verbessert die Pflanzeneigenschaften dadurch schneller und effizienter. Im Fachjournal PNAS stellen deutsche Botaniker nun ein biotechnologisches Verfahren vor, mit dessen Hilfe Geninformationen präziser und verlässlicher in pflanzliches Erbgut eingebaut oder verändert werden können.

Im Zentrum des neuen Verfahrens steht einer der natürlichen Reparaturmechanismen von Pflanzen. Die sogenannte homologe Rekombination repariert das Erbgut in dem Fall, dass die Erbgutstränge in der Zelle vollständig durchreißen. "Wir erzeugen daher zunächst durch ein passendes Enzym, also eine molekulare Schere, einen Schnitt an der richtigen Stelle im Erbgut und sorgen dann dafür, dass auch genau der richtigen Flicken zur Reparatur parat liegt", sagt Friedrich Fauser vom Karlsruher Institut für Technologie und Erstautor der Veröffentlichung. "Teil des Flickens ist das neue Gen-Stück, das wir einbauen wollen. Den Rest erledigt der Reparatur-Service der Zelle von alleine."

Neue Erbinformation sauber eingebaut

Durch diesen Kniff wird das Verfahren, das "in planta Gene Targeting" (IPGT) genannt wird, sehr zuverlässig und baut die neue Erbinformation sauber und präzise an der gewünschten Stelle im Ergbut ein. Zudem ist IPGT im Prinzip bei jeder Pflanzenart anwendbar. "Das ist ein großer Vorteil zu bisherigen Methoden, die nur bei bestimmten Pflanzen funktionieren und zudem eine Menge Ausschuss produzierten", erklärt Holger Puchta, Leiter des Lehrstuhls Molekularbiologie und Biochemie der Pflanzen des Karlsruher Instituts für Technologie. "Dank der richtigen molekularen Scheren und Flicken sowie unter Ausnutzung des natürlichen Flick-Prozesses der Zelle ist IPGT etwa 100-mal effizienter als bisherige Verfahren."

Mit den Versuchen an der Modellpflanze Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) ist nun der prinzipielle Nachweis gelungen, dass IPGT bei Pflanzen funktioniert. "Der nächste Schritt zur breiteren Anwendung in der Biotechnologie wird es sein, das Prinzip auch auf andere Pflanzen zu übertragen und passende Scheren und Flicken zu entwickeln", so Puchta. So können etwa die bekannten vorteilhaften Eigenschaften von Wildarten schnell auf Kulturpflanzen übertragen werden. Langfristiges Ziel der Wissenschafter ist es, die natürlichen Ressourcen für die Produktion von Nahrung und pflanzlichen Rohstoffen optimal zu nutzen. (red, derstandard.at, 24.4.2012)


Abstract
PNAS: In planta gene targeting

  • Was bei Experimenten mit der Ackerschmalwand  (Arabidopsis thaliana) funktioniert hat, soll nun auch bei anderen Pflanzen angewendet werden.
    foto: h. puchta, kit

    Was bei Experimenten mit der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) funktioniert hat, soll nun auch bei anderen Pflanzen angewendet werden.

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