Biotechnologie 2
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Grüne Biotechnologie, 2019-11-21

Beschreiben Sie die für die Herstellung von gm-Pflanzen nötigen Arbeitsschritte.

Zuerst: Zielsetzung und Ausgangslage
  • Auswahl gewünschter Eigenschaften
  • Betrachtung zur verfügung stehender Gene Methoden oder Bibliotheken
  • Ev. Testen an Modelorganismus und Validierung.
  • Durchführung an Zielpflanze und Validierung.
 
Ausgangsmaterial für Transformation auswählen:
  • Explantate
    • Ausgesanzte Stücke
    • Sehr häufig
  • Zellkulturen
  • Pollen
  • Protoplasten, aus Zellkulturen, Blättern etc.
  • Kalluskulturen
    • Kleines Stück von Gewebe aus sterilem Medium
  • Intakte Pflanzen oder Samen, Blüten, etc.
 
Herstellung von gm-Pflanzen:
 
1) Methoden des direkter Gentransfer
  • Physikalische Methoden, bei denen DNA direkt in Pflanzenzellen gelangt
  • Verlangt größere Mengen an DNA und vorübergehend durchlässige Pfanzenzellen --> DNA gelangt direkt rein
  • Einbau kann in Zellorganellen-DNA oder Kern-DNA erfolgen
  • Auch transiente Transformierung möglich
  • Es ist wichtig, dass man jeweils eine geeignete Methode findet
  • Methoden:
    • Gentransfer durch particle bombardment (Genkanone
    • Elektroporation
    • Mikroinjektion
    • Protoplastentransformation
 
2) Methoden des indirekter Gentransfer
  • Nützen natürlich vorkommende Mechanismen des horizontalen Gentransfers
  • DNA kommt mittels eines Transporters in die Zelle
  • Vorteil:
    • Zielgerichteter, kontrollierter
    • Erlauben Integration in chromosomale DNA
    • Keine Gewebezerstörung (wie bei Genkanone)
    • Mehrfacheinbau von DNA selten:
  • Wirtsspektrum war lange sehr eingeschränkt:
    • Zuerst nur zweikeimblättrige Pflanzen
    • Mittlerweile aber auch Reis, Mais, Hirse etc.
  • Methoden:
    • Gentransfer mittels viraler Vektoren
    • Gentransfer mit Agrobacterium tumefaciens
 
Regeneration:
Über Totipotenz:
  • Fähigkeit der Pflanzenzellen einen vollständigen bzw. eigenständigen Organismus zu bilden
    • Ausnahme: Zellkernlose Zellen des Phloems
  • Man kann aus jeder transformierten Zelle eine Pflanze regenerieren
  • Man braucht gewisse Phytohormone, die das induzieren
  • Man braucht auch passendes Nährmedium
    • Meist MS Medium (Murashige und Skoog)
      • Makronährstoffe (zB N, K, P, Ca)
      • Mikronährstoffe (zB Fe, Mn, B, Cu)
      • Vitamine (B-Vitamine, Vitamin C, Vitamin D)
      • Myoinositol = Zuckeralkohol (stimuliert Zellwachstum) 
      • Kohlenstoffquelle: Da die meisten Pflanzen in vitro zu wenig Photosynthese betreiben
        • Saccharose, Glucose, Maltose, Sorbitol (je nach Pflanze)
      • pH (beeinflusst Nährstoffaufnahme, meist 5,2-5,8)
      • Wachstumshormone:
        • Auxine, Cytokinine, Gibberelline
        • Gibt keine Standardvorschriften, muss man für die jeweilige Spezies optimieren

  • Dann kann man einzelne Pflanzenzelle transformieren und daraus dann eine intakte Pflanze regenerieren
 
 

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