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.
Thematische Verknüpfungen
Themen
Förderung
Bundesministerium für Bildung und Forschung
Förderkennzeichen
0319688
Projekt
Originaltitel
Interspeciestransfer von Antibiotikaresistenz- determinanten genetisch modifizierter Rhizobien auf Bodenbakterien und hygienisch relevante Arten
Veröffentlichungen
Die gentechnisch bzw. genetisch veränderten Stämme von Rhizobium leguminosarum und Rhizobium meliloti wurden in den 80er Jahren im Forschungszentrum für Bodenfruchtbarkeit Müncheberg entwickelt (jetzt: ZALF, Zentrum für Agrarlandschafts- und Landnutzungsforschung).
Forschungsprojekte
Rhizobien
- Überlebens- und Verbreitungsstrategien, Projektverbund
- Auswirkungen auf die Bodenökologie, Projektverbund
- Analyse von Bakterien aus der Umgebung von Luzerne vor und nach Beimpfung mit transgenen Rhizobien, Universität Bielefeld
- Vorkommen von Transposons in Rhizobium, ZALF Müncheberg
- Erprobung einer Monitoringmethode, ZALF Müncheberg
- Risikoanalyse zur Freisetzung von gentechnisch veränderten Rhizobien, Universität Bielefeld
- Erhöhung der Effektivität von Rhizobienstämmen für den Einsatz in der Landwirtschaft, Universität Bielefeld
- Modell-Freisetzung und Monitoring von standortfremden Rhizobien, Universität Erlangen-Nürnberg
- Untersuchungen zur gentechnischen Optimierung von Rhizobien, ZALF Müncheberg
- Gentransfer von genetisch veränderten Rhizobien auf andere Bakterien, Institut für Wasser-, Boden- und Lufthygiene des BGA