Was versteht man unter einer transplastomischen Pflanze und welche Vor- und Nachteile bietet sie im Vergleich zu einer transgenen Pflanze?

Question

Answer 1

Transplastomische Pflanzen:
Fremd-DNA in der Plastiden-DNA, höhere Genkopienzahlen, keine Fremd-DNA im Pollen, kein Genesilencing

Pflanzen, bei denen das Fremdgen in das Erbgut der Plastiden eingeführt wird
- In Pflanzen findet man Gene ja nicht nur im Zellkern sondern auch in Plastiden und Mitochondrien

Technik:

- Um Einschleusung ins Plastidengenom zu erreichen, muss das zu übertragende Gen mit Sequenzen des Plastoms flankiert werden
- Über homologe Rekombination wird die transgene DNA in das Plastom integriert --> Transplastomische Pflanze

Vorteile:

Erhöhte Expression, Fremdgen in Plastiden ist wesentlich aktiver als im Zellkern
- In Zelle bis zu 100 Plastiden
- die jeweils bis zu 100 Kopien ihres Erbguts in sich tragen
- Gentechnisch veränderten Pflanzen tragen das neue Gen auf jeder Kopie in allen Plastiden
- Damit in jeder Zelle bis zu 10.000 Kopien des Gens
In transplastomischen Pflanzen hat man seltener das Phänomen, dass es bei mehrfachen Kopien zu Silencing kommt
Polycistronische mRNA, die typisch für Prokaryonten sind und die mehrere Strukturgene unter Steuerung eines Promotors enthalten werden häufig in Plastidengenom effizienter exprimiert als im Genom (Zellkern)
- Dürfte mit Endosymbionten-Theorie zusammenhängen
- Genexpression in Plastiden ähnelt eher den prokaryontischen als dem eukaryontischen System
Erhöhte Sicherheit
- Bei den meisten Blütenpflanzen kommen die Plastiden und Mitchondrien nicht in den Pollenzellen vor
- Es herrscht maternale Vererbung der Plastiden und Mitochondrien
- Bei den Zellteilungen, die zu den Pollenkörnern führen bekommen die Pollen keine Plastide und Mitochondrien ab
  - Im Pollen ist nur der Zellkern mit den Erbinformationen enthalten
- Wenn man Fremd-DNA statt in Zellkern in die Plastiden einschleust kann diese nicht über den Pollen weitergetragen werden.

Nachteile:

Plastidentransformation schwieriger als normale Transformation des Genoms
- Bereits bei Tabak, Kartoffel und Reis durchgeführt
- Routinemäßig nur bei Tabak
Transplastonische Linien sind nur dann genetisch stabil, wenn alle Plastidenkopien uniform verändert sind
- Erreicht man nur über wiederholte Regeneration unter bestimmten Selektionsbedingungen
- Technisch aufwändiger und schwieriger
Transformationseffizienz geringer
Sehr hohe Expression beschränkt sich auf das Blattgewebe, wo hohe Anzahl von Plastiden sind

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