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3.1 Pflanzenzüchtung Kulturpflanzen bilden die wichtigste Nahrungsgrundlage für Mensch und Tier. Trotz Pflanzenschutzmassnahmen gehen weltweit 25 – 40 % der Ernte durch Schädlinge, Krankheiten und Unkräuter verloren. Die Züchtung widerstandsfähiger und ertragreicher Sorten ist daher ein wichtiges Ziel der Landwirtschaft. Seit der Mensch vor 10 000 Jahren begann, Ackerbau zu betreiben, wählte er jedes Jahr die besonders wertvollen Pflanzen aus und vermehrte diese weiter. Durch diesen steten Eingriff in die Natur entstand über die Jahrtausende eine Vielzahl von Kulturpflanzen, die sich von ihren Vorfahren, den Wildpflanzen, grundlegend unterscheiden. «Was machst du eigentlich genau im Labor?», erkundigt sich Andrea bei ihrem Tischnachbarn. «Wir wollen verstehen, wie sich eine Kartoffelpflanze gegen Pilzbefall schützt. Wildkartoffeln können das. Wir versuchen nun, Resistenzgene zu finden und sie auf krankheitsanfällige Kultursorten zu übertragen», erklärt Stefan. «Tönt sehr technisch. Gibts da keine Probleme für die Natur?», doppelt Andrea nach. «Ein wichtiger Punkt. Zum Glück ist gerade die Kartoffel ökologisch wenig problematisch. Sie vermehrt sich durch Knollen, nicht Pollen. Die eingefügten Gene können daher nicht in andere Pflanzen auskreuzen. Unser Ziel ist eine Kartoffel, die sich selber schützt. Dann brauchts weniger Chemie, weniger Spritzmittel.» Stefan bringt seine Haltung auf den Punkt: «Also ich betrachte mich als modernen Grünen.»

Methoden der Biotechnologie Die Zuchtmethoden wurden in den letzten 100 Jahren laufend erweitert: kontrollierte Bestäubung (z.B. Weizen), Züchtung von Hybridsaatgut zur Ertragssteigerung durch die Vermehrung des Chromosomensatzes (z.B. Mais) oder Mutationszüchtung, d.h. die Behandlung von Pflanzen mit erbgutverändernden Chemikalien oder radioaktiver Strahlung (z.B. Nektarine). Die Einführung biotechnologischer Methoden erlaubte es, Pflanzen aus Zellkulturen im Labor zu züchten. Diese Technik wird etwa zur Vermehrung virusfreier Kartoffelsetzlinge eingesetzt. Allen Zuchtverfahren liegt ein gemeinsamer Prozess zugrunde: die dauerhafte Veränderung des pflanzlichen Genoms. 1983 gelang es erstmals, eine transgene Pflanze zu züchten: Ein Forschungsteam konnte ein Gen aus einem Bakterium in eine Tabakpflanze transferieren. Dieser Schritt eröffnet ganz neue Perspektiven in der Züchtung. Auch artfremde Gene – beispielsweise aus anderen Pflanzenarten, Pilzen, Tieren oder Bakterien – lassen sich ins pflanzliche Genom einbauen.

1. Ein Bakterium als Gentaxi Agrobakterium Agrobacterium tumefaciens ist ein Bodenbakterium, das Teile seines Erbguts ins Genom von Pflanzen Ti-Plasmid transferieren kann. Die übertragenen Gene veranlassen die Wirtspflanze, Proteine herzustellen, die das Bakteeinzubauendes Gen rium zum Leben benötigt. Markergen

3. Ein Unkraut steht Modell Bei den im Labor verwendeten Pflanzen handelt es sich oft um die Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana). Dank ihrem kleinen Genom und ihrer einfachen Kultivierung dient sie seit den 1940er-Jahren als ideale Modellpflanze für die Wissenschaft.

2. Das Gentaxi wird vorbereitet Agrobakterien besitzen sogenannte Ti-Plasmide. Diese DNA-Ringe dienen der Forschung als Instrument, um gewünschte Gene einzubauen. Mit Hilfe von Markergenen können nach dem Gentransfer jene Pflanzenzellen aufgespürt werden, welche die zuvor ins Plasmid eingefügten Fremdgene ins Genom eingebaut haben.

Blattscheibchen der Ackerschmalwand

Ackerschmalwand

4. Bakterien- und Pflanzenzellen werden zusammengebracht Die Agrobakterien mit den Zusatzgenen im Plasmid werden mit Blattscheibchen der Ackerschmalwand zusammen kultiviert.

Basisbroschüre Gentechnik  

Basiswissen, Anwendungen und Diskussionen rund um die Gentechnik

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