Cis- und Intragenese: Klonieren von Genen naher Verwandter

23.09.2011 | von Redaktion Pflanzenforschung.de

Die Züchtungs-methode der Cis- und Intragenese wird vor allem bei Kartoffeln, Äpfel und Melonen eingesetzt. (Quelle: © iStockphoto.com/Long Tran The)

Die Züchtungs-methode der Cis- und Intragenese wird vor allem bei Kartoffeln, Äpfel und Melonen eingesetzt. (Quelle: © iStockphoto.com/Long Tran The)

Traditionelle Kreuzungsverfahren sind oft langwierig und aufwendig. Die Cis- und Intragenese bedienen sich zwar gentechnischer Methoden, erzeugen aber dieselben Produkte wie Mutter Natur – nur viel schneller.

In loser Folge stellt Pflanzenforschung.de ausgewählte neue Züchtungsmethoden vor. In diesem Beitrag widmen wir uns der Cis- und Intragenese. 

In der klassichen Pflanzenzüchtung gibt es zwei Möglichkeiten, die Genetik einer Pflanze zu verbessern: Kreuzung und Mutation. Aber auch durch gentechnische Methoden können die Eigenschaften einer Pflanze verbessert werden. Bekannt sind vor allem die sog. transgenen Pflanzen. Als transgen (trans = "jenseits" der Artengrenze) werden Pflanzen bezeichnet, denen Gene von artfremden Organismen gentechnisch übertragen wurden. Eines der bekanntesten Beispiele für eine solche Pflanze ist der sog. Bt-Mais. Bt-Mais produziert in Folge eines neu eingeführten, artfremden Gens aus dem Bodenbakterium Bacillus thuringiensis (Bt) einen insektiziden Stoff, das Bt-Protein. Dieses ist ein ungiftiges Eiweiß, das erst im Darm bestimmter Fraßinsekten in eine giftige Variante umgewandelt wird und diese abtötet. 

Alternative zu transgenen Pflanzen

In Europa finden transgene Pflanzen gesellschaftlich wenig Akzeptanz. Da ihre Zulassung teuer und oft langwierig ist, sind sie für Nutzpflanzenzüchter bisher nicht wirklich interessant. 

Schnellere Züchtungsverfahren, vielfältigere Möglichkeiten und eine höhere Akzeptanz in der Bevölkerung versprechen cis- und intragene Pflanzen. Diese beiden Begriffe haben Wissenschaftler kürzlich ins Leben gerufen, um die derart gezüchteten Pflanzen klar von den transgenen Exemplaren abzugrenzen. 

Bei cisgenen Pflanzen (cis = lat. diesseits) werden nur DNA-Abschnitte verwendet, die aus der Pflanze selbst stammen oder aus Pflanzen, die so nahe miteinander verwandt sind, dass sie auch auf herkömmliche Weise gekreuzt werden könnten. Züchter nutzen hierbei z.B. Wildtypen von Kulturpflanzen, um die Zöglinge resistenter zu machen. Die transferierten Gene, dazugehörige Introns und regulatorische Elemente bleiben in ihrer natürlichen Abfolge unverändert. Bei der sog. Intragenese hingegen kann die eingefügte DNA eine Neukombination von DNA-Fragmenten der eigenen oder einer kreuzungskompatiblen Art sein. Beide Ansätze haben zum Ziel, die Pflanze mit einer neuen Eigenschaft auszustatten. Per Definition erzeugt nur die Cisgenese dieselben Ergebnisse, wie sie auch durch traditionelle Züchtung erreicht werden könnten – aber in einer wesentlich kürzeren Zeit und mit den Methoden der Gentechnik.

Die Intragenese eröffnet Züchtern beträchtlich mehr Möglichkeiten, Genexpressionen zu verändern und neue Eigenschaften zu entwickeln als die Cisgenese, da Gene mit verschiedenen Promotoren und regulatorischen Elementen kombiniert werden können. Auch Genstilllegungen, beispielsweise durch RNA Interferenz (RNAi) durch das Einfügen von sog. inverted repeats, sind bei der Intragenese erlaubt.

Hergestellt im Labor nach dem Vorbild der Natur

Cis- und intragene Pflanzen werden mit denselben biotechnologischen Methoden hergestellt wie transgene Pflanzen. Ob die derart gezüchteten Pflanzen laut Gentechnikgesetz als gentechnisch veränderte Organismen eingestuft werden, ist zum heutigen Zeitpunkt noch unklar.

Die junge Züchtungsmethode spielt bisher vor allem bei Kartoffeln, Äpfeln und Melonen eine Rolle.


Quellen:

  • Maria Lusser et al. (2011) “New plant breeding techniques - State-of-the-art and prospects for commercial development”; JRC Report, EUR 24760 EN  -  2011; 9 789279 197154 (Link).
  • Antonio Granell et al. (2010) “Using genetic variability available in the breeder’s pool to engineer fruit quality”, GM Crops 1:3, 120-127; May/June 2010 (Abstract).

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