Biotechnologie 2

Grüne Biotechnologie

Nennen Sie mögliche indirekte Transformationsmethoden für Pflanzenzellen und beschreiben Sie ein Beispiel Ihrer Wahl im Detail.

 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
  • Nachteil:
    • Wirtsspektrum war lange sehr eingeschränkt:
      • Zuerst nur zweikeimblättrige Pflanzen
      • Mittlerweile auch Reis, Mais, Hirse etc.
 
Verschiedene Methoden:
  • Gentransfer mittels viraler Vektoren
    • Bsp von vorher: Transiente Transformation mit VIGS System
    • Geeignete DNA-Viren werden modifiziert (DNA wird darauf übertragen)
    • Viren bringen DNA dann in Pflanzen ein
    • Fremd-DNA kann ins Pflanzengenom integriert werden, kann aber auch nur transient erfolgen
    • Virale Vektoren werden heute nur mehr selten verwendet
      • Gentransfer mit Agrobacterium ist zu einer Standardmethode geworden

  • Gentransfer mit Agrobacterium tumefaciens
    • A. tumefaciens:
      • Natürlich vorkommendes Bodenbakterium
      • Gram-negativ
      • 5 Versch. Agrobacterium Arten
    • Kann Tumore bei Pflanzen verursachen --> Durchaus Ökonomisch relevant (Wein, Walnuss, Rosen)
    • Induziert bei infizierten Pflanzen einen Tumor (Wurzelhalsgalle) indem einige Gene übertragen werden --> Das nutzt man für gentechnische Veränderung
    • Agrobacterium kann also Pflanzenzellen genetisch verändern
      • Im natürlichen Mechanismus:
        • Bewirkt autonomes Wachstum
        • Agrobacterium aber nur für Tumorinduktion, nicht für aufrechterhaltung des Wachstums notwendig
        • Besitzt also wirklich die Fähigkeit, einen Teil der DNA ins pflanzliche Genom zu integrieren
    • Der relevante Teil der DNA befindet sich auf bestimmten Plasmiden --> Ti Plasmide (Tumor induzierend)
      • Relativ großes Plasmid (200 kb)
    • Mechanismus
      • Verwundete Pflanzen setzen üblicherweise Signale frei (phenol. Verbindungen oder Zucker)
      • Das zeigt Agrobacterien die  Anwesenheit von geeigneten Angriffststellen an
      • Aktiviert die vir-Region
      • Die Bakterien setzen sich an Zellen fest (zuerst Polysaccharide und dann Cellulosefasern)
      • vir-Faktoren (codiert von vir-Region) erkennen die Border-Sequenzen und setzen T-DNA Einzelstrang frei
      • Es wird ein Doppelstrang produziert
      • Dieser T-DNA-vir-Faktor Komplex wird in Pflanzenzelle geschleust und im Zellkern ins Genom integriert
      • Dort beginnt die Produktion der auf der T-DNA codierten Gene
      • Im Natürlichen Ti-Plasmid sind das Gene, die für Opine und Wachstumshormone codieren
 

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