Überdauerungspotenzial Cyanophycin-produzierender Kartoffeln

Thema

In diesem Projekt soll untersucht werden, ob gentechnisch veränderte Kartoffelknollen, die Cyanophycin bilden, möglicherweise besser Überwintern können als konventionelle Knollen und dadurch eher in den Folgekulturen auftauchen. Cyanophycin ist ein Biopolymer , das für verschiedene industrielle Anwendungen genutzt wird.

Da die Anreicherung des Polypeptids Cyanophycin gravierend in den Kohlenhydratstoffwechsel der Kartoffeln eingreift - die Speicherung von Cyanophycin geschieht auf Kosten der Speicherung von Kohlenhydraten -  enthalten die Knollen der gentechnisch veränderten Kartoffelpflanzen möglicherweise mehr kurzkettige Zucker als die der Wildtyp kartoffeln. Dadurch könnte der Gefrierpunkt niedriger sein und sich somit die Frostresistenz der gentechnisch veränderten Kartoffeln erhöhen. Ausfallkartoffeln könnten dann besser überwintern und sich im nächsten Jahr weitervermehren.

Ist die Frostresistenz der gentechnisch veränderten Kartoffeln unverändert, muss geklärt werden, ob die Verrottung der Ausfallkartoffeln ohne Beeinträchtigung des Ackerbodens abläuft, da Cyanophycin eine Substanz ist, die in natürlichen Böden nicht vorkommt.

Folgende Fragestellungen werden untersucht:

• Welche der bereits transformierten Kartoffelpflanzen, die Cyanophycin produzieren, sind am besten für die Freisetzung geeignet?

• Führt die Veränderung der Inhaltsstoffe der transgenen Kartoffeln zu einer höheren Frostresistenz?

• Hat die Veränderung der Inhaltsstoffe der transgenen Kartoffeln veränderte Verrottungsprozesse zur Folge, die den Ackerboden beeinträchtigen könnten (z.B. durch eine Veränderung des pH-Werts)?

Versuchsbeschreibung

Identifizierung und Charakterisierung geeigneter Kartoffelpflanzen

Für die Freisetzung werden Kartoffelpflanzen benötigt, die das Fremdgen in möglichst geringer Kopienzahl und mit nur einem Integrationsort tragen. Die bereits vorhandenen Pflanzen werden mit der Southern Blot‑Methode daraufhin untersucht und es werden zwei von ihnen ausgewählt.

Die ausgewählten Pflanzen werden im Gewächshaus über zwei Generationen angezogen, um zum einen ihre Eigenschaften mit denen der isogenen Sorte zu vergleichen und zum anderen die Merkmalsstabilität zu überprüfen. Dazu werden das Wachstumsverhalten der Kartoffelpflanzen sowie Phänotyp , Größe und Gewicht ihrer Knollen erfasst und der Cyanophycin- und Stärke gehalt der Knollen bestimmt.

Außerdem wird mit Hilfe der PCR -Methode der Gehalt an RNA für das neu eingeführte Gen - das Cyanophycinsynthetase-Gen - analysiert. Die Menge der RNA lässt auf die Aktivität des Gens schließen.

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