Genetische Veränderung bei Pflanzen leicht erklären? Gentransfer?
Könnte jemand kurz und einfach die genetische Veränderung bei Pflanzen erklären? ( mit ti-plasmid und fusionsgen)
Abbildung anbei
1 Antwort
Hi,
bei Pflanzen ist, im Vergleich zu Bakterien (oberer Teil), es nicht so leicht, die fremden Gene oder ein Plasmid, welches die fremden Gene enthält, in die Pflanzenzelle funktionsfähig hineinzubringen, da sie eine Zellwand haben und das genetische Material zudem im Zellkern liegt. Da muss man erst mal hinkommen. Während man Bakterien leicht transformieren kann, indem man ihnen ein Plasmid unterjubelt, wie oben gezeigt, z.B. durch "Elektroporation", kommt man bei Pflanzenzellen so nicht zum Ziel.
Die DNA muss in die Pflanzenzelle hinein und dort in den Kern gelangen, um letztlich in die DNA im Kern integriert und abgelesen zu werden. Das hat unsere Gentechnik-Pioniere vor unlösbare Aufgaben gestellt, bis sie gesehen haben, dass es Bakterien gibt, die Pflanzenzellen infizieren können und sog. Infektionstumore an diesen Pflanzen auslösen, indem sie genau das machen, ein Plasmid in die (verletzte) Pflanzenzelle hinein schleusen und dort einen Kernimport des genetischen Materials veranlassen, um die DNA erfolgreich in das Wirtstzellgenom der Pflanze zu integrieren, ausgestattet mit den für Pflanzen passenden Startsequenzen ("Promotoren") zum Ablesen der Gene, die Bakterien eigentlich gar nicht verwenden. Logischerweise fällt einem als Gentechnik-Pionier da erst mal, gelinde gesagt, der Kiefer runter, weil man sich eingestehen musste, das die kleine Bazille einem technologisch um Lichtjahre voraus war, es hatte bereits ein funktionsfähiges System etabliert, wonach die Menschen noch ziemlich lange gesucht hätten, daher hat sich alles auf dieses Bakterium gestürzt, was Pflanzen gentechnisch verändern (transformieren) wollte.
Man hat das Ti-Plasmid dazu geplündert und Gene z.B. ausgeschaltet, die das Tumorwachstum der Pflanze ankurbeln, indem sie Informationen über die Produktion pflanzlicher Wachstumshormone enthalten, d.h. das pflanzliche Gewebe wurde plötzlich bezüglich der Produktion der pflanzeneigenen Hormone autark, da ihnen das Bakterium die Anweisung erteilte, nun selbst Hormone zu produzieren, wodurch, Dank der Hormonwirkung, das Tumorwachstum einsetzen konnte, was den Bakterien letztlich ihren Lebensraum in der Pflanze verschaffte.
Außerdem enthält das Ti-Plasmid noch Informationen über die Synthese seltener Aminosäuren, sog. Opine, mit der die Pflanze nichts anfangen kann, wohl aber das Bakterium als Bausteine und Energiequelle nutzen kann. Die Pflanze produziert also plötzlich Stoffe, die sie selbst weder kennt noch haben will. Das wäre so ähnlich, als würde man in eine Käsefabrik eindringen und zunächst mal dafür sorgt, dass die Fabrik vergrößert wird (Tumorwachstum), um mehr Kapazität zu bekommen und dann auf Wurstproduktion umstellt, welche man sich dann selbst schmecken lässt, womit die Käseabnehmer aber nichts anfangen können :D Da sage noch einer Bakterien seien dumm, der würde rasch vom Gegenteil überzeugt.
Das Ti-Plasmid an sich ist natürlich eine ideale "Genfähre", in die man diverse eigene Sequenzen einbringen kann "Fremd-DNA" (vgl. deine Abb.), die dann in einem "rekombinanten Ti-Plasmid" eingebaut wird und wenn man diese "gentechnisch überarbeiteten" Plasmide in die Bakterien zurück transformiert und die Pflanze dann mit Agrobacterium tumefaciens infiziert, bewerkstelligt das Bakterium das Einschleusen des rekombinanten Ti-Plasmids in die Pflanzenzellen und dort die Integration eines Teils des Plasmids, der "T-DNA" mit den gewünschten Genen in das pflanzliche Genom des Zellkerns. Man hat damit, Dank der Technologie des Bakteriums, das Ziel erreicht, eine Pflanze gentechnisch zu verändert, da die im Kern eingebaute DNA stabil integriert bleibt und auch über pflanzliche Zellteilungen weitergegeben wird, auch ohne Bakterium. Wenn man beispielsweise hitzetolerante Wirtspflanzen nimmt und auf 47°C erhitzt, stirbt Agrobacterium tumefaciens, es entstehen also praktisch "bakterienfreie" Tumore, die aber trotzdem desorganisiert weiter wachsen, weil dieses Gewebe durch die Bakterien gentechnisch verändert worden ist, das macht man sich hier zunutze, um eigene Sequenzen mit dem Ti-Plasmid in die Pflanze zu bringen. Gruß, Cliff