04.06.2003

Forschung Projekte

Gentransfer von Antibiotikaresistenz-Genen aus genetisch veränderten Rhizobien auf andere Bakterien

(1991 – 1991) Bundesgesundheitsamt, Institut für Wasser-, Boden- und Lufthygiene des BGA, Forschungsstelle Bad Elster

Thema

Anhand von Antibiotikaresistenz-Genen sollte untersucht werden, ob ein Gentransfer von transgenen Mikroorganismen auf andere Bakterien möglich ist.

Dabei standen folgende Fragen im Mittelpunkt:

  • Werden Antibiotikaresistenz-Gene von transgenen Rhizobien (Rhizobium meliloti) auf andere Bakterien übertragen?
  • Funktioniert der Transfer direkt Konjugation) oder mit Hilfe von Helferplasmiden?

Auch ohne gentechnische Methoden (in-vivo-Rekombination) können neue Plasmide hergestellt und auf Rhizobien übertragen werden. Auch der mögliche Transfer eines solchen Plasmids aus Rhizobien in andere Bakterien sollte im Rahmen dieses Projekts untersucht werden. (Dies fällt aber nicht unter die Bestimmungen des Gentechnikgesetzes.)

Zusammenfassung

Wurden die Plasmide mit gentechnischen Verfahren hergestellt, wurde das dort eingefügte Resistenz-Gen nicht auf andere Bakterien übertragen.

Demgegenüber konnte ein durch in-vivo-Rekombination entstandenes Resistenzplasmid auf eine Reihe von Bakterien übertragen werden.

Versuchsbeschreibung

Die zu untersuchenden Rhizobienstämme wurden mit unterschiedlichen Plasmiden versehen:

  • zum einen gentechnisch hergestellte Plasmide, die selber keine Gene für den Gentransfer trugen und ein Antibiotikaresistenz-Gen enthielten;
  • zum anderen ein autotransferables, d.h. selbständig übertragendes, nicht gentechnisch verändertes Plasmid mit zwei Antibiotikaresistenz-Genen.

Unter Laborbedingungen wurde die Fähigkeit der Plasmide zur Konjugation und die Übertragung des Plasmids mit Hilfe von Helferplasmiden untersucht. Die Übertragung wurde sowohl innerhalb einer Bakterienart (E.coli) als auch von Rhizobien auf andere Bakterien (Pseudomonas, Enterobacter und E. coli) analysiert.

Ergebnisse

Gentechnisch hergestellte Plasmide

  • Das in einem dieser Plasmide verwendete Antibiotikaresistenz-Gen (Tetrazyklin-Resistenz) war weder innerartlich noch auf andere Bakterien übertragbar. Daher erschien dieses Plasmid als zur Freisetzung geeignet. Allerdings zeigte der Rhizobienstamm mit diesem Plasmid veränderte Eigenschaften (Wachstumsverhalten, Resistenz) gegenüber dem isogenen Stamm.
  • Das andere ebenfalls gentechnisch hergestellte Plasmid war innerhalb einer Art (E. coli) sowohl mit als auch ohne Helferplasmid übertragbar. Es war jedoch nicht auf Bakterien anderer Gattung übertragbar. Das Plasmid war in dem verwendeten Rhizobienstamm äußerst instabil.

Nicht gentechnisch verändertes Plasmid:

  • Hingegen wurde das nicht gentechnisch hergestellte Plasmid aus Rhizobium auf Bakterien anderer Gattungen übertragen. Auch mit diesem Plasmid war die Übertragung innerhalb einer Art häufiger als zwischen mehreren Arten.
  • Bei einer Freisetzung von Stämmen mit diesem Plasmid ist eine mögliche Ausbreitung von Antibiotikaresistenz-Genen wahrscheinlicher als bei der Verwendung der beiden anderen, jedoch gentechnisch hergestellten Plasmide.

Der Gentransfer wurde unter optimierten Laborbedingungen (Bakteriendichte, Nährstoffangebot) nachgewiesen und lässt sich nur bedingt auf die Umwelt übertragen. Allerdings sind die Bedingungen bei Rhizobien in den Wurzelknöllchen auf Grund hoher Bakteriendichte den Laborbedingungen ähnlich.