Entwicklung neuer Markergene zur Selektion transgener Pflanzen

Thema

In diesem Forschungsvorhaben sollten zwei neue Markersysteme entwickelt und getestet werden, die als Alternative für Antibiotikaresistenz‑Gene verwendet werden können.

• 2-DOG-Markersystem: Wie funktioniert dieses System in Kartoffeln, besonders im Hinblick auf die Leistungsfähigkeit der Kartoffelsorten und Fragen der Sicherheit?

• Palatinose-System. Dieses Markersystem sollte etabliert werden.

Nähere Informationen zu diesen Markersystemen:

• Markergene: Es geht auch anders

Zusammenfassung

2-Dog-System. Das 2-Dog-System war unter Feldbedingungen wirksam. Es konnten keine Unterschiede zwischen den transgenen Pflanzen und den Kontrollpflanzen festgestellt werden. Damit scheint ein biotechnologischer Einsatz des Gens als Marker zur Selektion transgener Pflanzen gerechtfertigt.

Palatinose-System. Es konnte keine Palatinose-Enzym aktivität in den transgenen Tabakpflanzen erreicht werden.

Andere gefundene mikrobielle Abbauwege scheinen nicht als Alternative zu dem untersuchten Gen einsetzbar zu sein.

Versuchsbeschreibung

2-DOG-System

Um dieses Markersystem bei Kartoffeln zu bewerten, fand ein Freisetzungsversuch statt. Im ersten Jahr wurden von der unbehandelten Wildtyplinie und drei transgenen Linien je 50 Pflanzen angebaut. Im zweiten Jahr wurden jeweils 50 Pflanzen in fünf Wiederholungen angebaut.

Die Knollen des ersten Anbaujahres wurden als Pflanzgut für das zweite Jahr eingesetzt. Die Pflanzen (Blätter und Knollen) des zweiten Anbaujahres wurden biochemisch und physiologisch untersucht.

Palatinose-System

Um die Eignung des Palatinose-Markersystems zu testen, wurde das Palatinase-Gen für eine Expression in Pflanzen optimiert (etwa: Fusion mit pflanzlichem Signalpeptid ; Einfügen von Mutationen , um die spezifische Aktivität zu erhöhen). Zusätzlich wurde ein synthetisches Palatinase-Gen mit einer für Pflanzen optimierten Sequenz hergestellt.

Parallel wurde versucht, eine Alternative zu dem verwendeten Gen aus anderen Bakterien zu finden, die ebenfalls Palatinose als Substrat nutzen können.

Ergebnisse

2-DOG-System

In beiden Anbaujahren konnten keine phänotypischen Unterschiede zwischen den transgenen Pflanzen und den Kontrollpflanzen festgestellt werden.

Bei den im Labor untersuchten transgenen Kartoffeln des zweiten Anbaujahres wurden gegenüber den konventionellen Vergleichslinien keine signifikanten Unterschiede beim Ertrag und bei den allgemeinen Stoffwechselparametern festgestellt.

Das den 2-DOG-Zucker abbauende Enzym , auf dem das Markersystem basiert, war auch unter Feldbedingungen wirksam. Damit scheint der biotechnologische Einsatz des Gens als Marker zur Selektion transgener Pflanzen gerechtfertigt.

Palatinose-System

Obwohl das Gen in transgenen Tabakpflanzen exprimiert wurde, wurde kein funktionsfähiges Protein gebildet. Auch mit verschiedenen Variationen des Gens bzw. des Konstrukts konnte keine Palatinase-Enzymaktivität in den transgenen Tabakpflanzen erreicht werden.

Es wurden Mikroorganismen gefunden, die Palatinose verwerten können. In diesen erfolgen Aufnahme und Verwertung von Palatinose allerdings über andere Enzyme. Daher scheinen diese auch nicht als Alternative zu dem untersuchten Gen einsetzbar.