Androgenetische Segregation

Schneller die richtigen Nachkommen finden

Wenn Zielgen und Markergen getrennt in das Genom einer Pflanze integriert wurden (Cotransformation), dann müssen anschließend Nachkommen gefunden werden, die auf beiden Chromsomen das Zielgen tragen, gleichzeitig aber markergen-frei sind. Das ist aufwändig, da die gewünschte Merkmalkombination statistisch nur bei einem von sechzehn Nachkommen anzutreffen ist. Mit einem neuen Verfahren soll schneller und einfacher möglich sein, zum Ziel zu kommen.

Für die Pflanzenzüchtung werden Pflanzen benötigt, die reinerbig sind, d.h. solche, die auf beiden Chromosomen das Zielgen tragen. Nur wenn bei der Bildung der neuen Keimzellen (Gameten ) alle das Zielgen tragen, enstehen Nachkommen, in denen das Zielgen immer vorhanden ist. Daher müssen nach der Segregation die Nachkommen gefunden werden, die auf beiden Chromosomen markerfrei sind und zweimal das Zielgen tragen.

Um die aufwändige Suche nach diesen Nachkommen zu erleichtern, wird eine neue Methode angewandt - die so genannte androgenetische Segregation. Am Anfang stehen transgene Pflanzen, in denen Ziel- und Markergen unabhängig voneinander integriert sind (Cotransformation).

In den Keimzellen liegt jeweils nur ein Chromosomensatz vor. Dann kommt der Trick: Man greift während der Bildung der männlichen Keimzellen (Androgenese) ein. Wird der noch unreife Pollen während der Androgenese Stress ausgesetzt, kann die normale Entwicklung zum reifen Pollen unterbrochen werden. Der Chromosomensatz kann - spontan oder auch künstlich ausgelöst - verdoppelt werden. Die Zellen mit dem doppelten "einfachen" Chromosomensatz (doppelhaploid) können unter geeigneten Bedingungen zur Zellteilung und Regeneration angeregt werden.

Der Vorteil: In den aus diesen Zellen regenerierten Pflanzen gibt nur vier mögliche Genkombinationen (s. Schaubild) und rechnerisch jede vierte Pflanze ist markerfrei und enthält wie gewünscht doppelt das Zielgen.

Der Suche nach Nachkommen mit der gewünschten Merkmalkombination führt deutlich schneller zum Ziel : Nicht jede sechzehnte, sondern statistisch nur jede vierte Pflanze enthält nun wie gewünscht das Zielgen, nicht aber das Markergen. Diese Kombination kann mittels PCR - und Southern‑Blot -Techniken identifiziert werden

Keimzellen: Gameten (Keimzellen) besitzen nur einen einfachen Chromosomensatz. Er kann nur das Markergen (M, rot), das Zielgen (Z, grün), beide Gene oder keines davon tragen.

Regenerierte Nachkommen: Bei der androgenetischen Segregation werden die Keimzellen mit verdoppeltem Chromosomensatz regeneriert. In diesen Pflanzen sind vier verschiedene Kombinationen von Marker- und Zielgen möglich. Mit denjenigen Pflanzen, die kein Markergen und zweimal das Zielgen tragen (blau umrandet), kann weiter gezüchtet werden.

Schneller die richtigen Nachkommen finden

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