Biotechnologie 2
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Grüne Biotechnologie

Was versteht man unter Präzisionszüchtung und welche Methoden unterscheidet man?

Genome Editing
Verwenden molekularbiologische Methoden:
  • Züchtung wird immer genauer, zielgerichteter und damit effizienter
  • Neue Züchtungstechniken deshalb oft als Präzisionszüchtung bezeichnet
  • Eine Reihe von verschiedenen Techniken, die in den letzten Jahren entwickelt wurden, man hat auch immer versucht sie in der Pflanzenzüchtung einzusetzen
  • Einsatz in Pflanzenzüchtung:
    • Gerade weil Pflanzenzüchtung in klassischen Prozessen sehr viele zeitraubende Abläufe hat und durch die Präzision der neuen Methoden es ermöglicht wird, die Abläufe zu umgehen oder zu beschleunigen
  • Ziel ist es nicht, die klassischen Züchtungsmethoden zu ersetzen, aber es eröffnet größeres Spektrum für Pflanzenzüchter
  • DNA-Insertions-Techniken sind besonders interessant:
    • Im Vergleich zu Mutationszüchtung wesentlich zielgerichteter
 
Verschiedene Systeme
Oligonukleotid gerichtete Mutagenese (ODM)
  • Einbringen von Oligonukleotiden bewirken gezielte Mutation; Marktreife

Zinkfinger-Nukleasen  (ZFN)
  • DNA zielgerichtet geschnitten, Reparaturmechanismen führen zu veränderten Genen; Gene werden eingefügt, entfernt oder ausgeschaltet

TALEN (Transcription activator-like effector nuclease)
  • künstlich  hergestellte Enzyme schneiden DNA zielgerichtet,  Gene werden eingefügt, entfernt oder ausgeschaltet
 
CRISPR/Cas-System
  • nutzt bakterielles Enzymsystem zur Virenabwehr, DNA wird gezielt geschnitten und verändert. Gene werden eingefügt, entfernt oder ausgeschaltet, in Erprobung
Clustered regularly interspaced short palindromic repeat

CRISPR associated 9 nuclease

 
ODM, ZFN, TALEN: Mit dem Aufkommen von CRISPR/Cas obsolet geworden!
  • CRISPR/Cas viel einfacher in Anwedung
  • Bis zur Marktreife in einer Pflanze hat es allerdings nur ODM geschafft
    • In Mais, Raps, Tabak, Banane
      • Für Herbizidtoleranz, Toleranz gegen Stress etc.
      • Raps mit Herbizidtoleranz: Clear-Field-Raps
        --> So entstanden und bereits am Markt
Rechtlich:
  • Pflanzen, die mittels ODM hergestellt werden gelten rechtlich nicht als GMO! Die Mutationen im Genom können auch auf natürliche Weise oder durch Einwirkung von Mutagenen entstehen.
  • Methoden die Nucleasen nutzen (TFN, TALEN, CRISPR/Cas) gelten schon als GMO! 

Andere Anmerkungen (glaube ich falsch)

Bei der Auswahl der Elterngenerationen, die miteinander gekreuzt werden, verlassen sich die Forscher nicht mehr nur auf äußere Merkmale. Das Erbgut wird analysiert, um danach die passenden Kreuzungspartner auszuwählen.
Die Präzisionszucht basiert auf der gleichen Labortechnik wie zum Beispiel die Grüne Gentechnik, mit einem wichtigen Unterschied: Den Nachkommen werden am Ende keine artfremden Gene in die DNA eingebaut, so entstehen keine transgenen Organismen.

Bei der Auswahl der passenden Pflanzen wird auf so genannte Genmarker gesetzt. Mithilfe kurzer, künstlich hergestellter DNA-Schnipsel (Sonden), die sich an spezifische Genmarker im Erbgut anheften, können die Forscher schnell erkennen, ob in einer Pflanze die gewünschten Genvarianten vorhanden sind. Da der Genmarkertest bereits bei jungen Keimlingen funktioniert, wird im Gegensatz zur traditionellen Züchtung, bei der erst der Aufwuchs der Pflanzen abgewartet werden muss, Zeit gespart. Ein Großteil der züchterischen Selektionsarbeit kann schon sehr früh im Labor erfolgen.
 
Eine wichtige Einschränkung dieser Technik ist, dass die gewünschten Gene bereits in einer Pflanze existieren müssen, um sie heranzüchten zu können. Abhilfe: Genome editing: 
 

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