Informationen zu Genom-Editing

Das Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie betreibt Grundlagenforschung an Pflanzen. Dabei wird unter anderem auch Genom-Editing angewandt.
Arabidopsis thaliana, die Modellpflanze, an der hier am Institut gearbeitet wird. Arabidopsis ist ein "Unkraut" - allerdings ein sehr nützliches. Über das Genom der Pflanze ist schon viel bekannt. Das macht sie zu einem beliebten Modell in der Grundlagenforschung.
Hier sieht man verschiedene Wuchsformen von Arabidopsis thaliana.
Forscher wollen zum Beispiel herausfinden, welche Gene für welche Veränderungen in der Pflanze verantwortlich sind. Dazu werden modernste Methoden wie next generation sequencing eingesetzt.

Diese Seite soll einige weiterführende Informationen und Links zum Thema Genome Editing liefern.


Was ist der Unterschied zwischen konventioneller Züchtung, gentechnische Veränderung und Genom-Editing?
Jede Art von Züchtung zielt darauf ab, das Erbgut von Pflanzen so anzupassen, dass gewünschte Eigenschaften kombiniert und vererbt werden. Dabei kannman Konventionelle Züchtung, "klassische" Gentechnik und Genom-Editing unterscheiden.

Konventionelle Züchtung
Konventionelle  Züchtung beinhaltet die klassische Auslese von Pflanzen, die ein oder mehrere gewünschte Merkmale am stärksten ausprägen (also die beispielsweise wenig Wasser benötigen und gleichzeitig resistent gegen eine Pilzsorte sind).

Für die Züchtung gibt es verschiedene Verfahren.
Entweder, Pflanzen mit den zwei gewünschten Merkmalen werden gekreuzt und die vorteilhaftesten Nachkommen ausgewählt und weitergezüchtet. Oft werden dabei Inzuchtlinien erzeugt. Die Kreuzung von zwei Inzuchtlinien kann zu ertragreicheren Hybridsorten führen.
Opens external link in new windowhttp://www.pflanzenforschung.de/de/themen/lexikon/hybride-hybridsorte-1980

Zur konventionellen Züchtung gehört auch das hervorrufen von Mutationen, indem die Pflanzen mit chemischen Substanzen oder Strahlung behandelt werden.
Opens external link in new windowhttp://www.transgen.de/lexikon/1727.mutagenese.html

Auch das sogenannte CMS-Verfahren (Cytoplasmatische Männliche Sterilität) zählt zur konventionellen Pflanzenzucht.
http://www.transgen.de/lexikon/1834.cytoplasmatische-maennliche-sterilitaet-cms.html

Gentechnik
Bei der klassischen Gentechnik werden neue, meist artfremde, Gene ins Erbgut einer Pflanze eingeschleust.

Opens external link in new windowhttps://www.vbio.de/informationen/wissenschaft__gesellschaft/e22399/e22632/e22648/e22886/index_ger.html

Opens external link in new windowhttp://www.spektrum.de/wissen/was-sie-ueber-gentechnisch-veraenderte-pflanzen-wissen-sollten/1347171

Opens external link in new windowhttp://www.dfg.de/download/pdf/dfg_magazin/forschungspolitik/gruene_gentechnik/broschuere_gruene_gentechnik.pdf


Genome Editing
Beim Genom-Editing wir meist  nur ein Buchstabe der DNA, also eine Base, verändert. Es können prinzipiell auch ganze Gene ausgetauscht oder gelöscht werden. Der Austausch kompletter Gene ist jedoch in Pflanzen noch nicht ausreichend etabliert.
Ein Beispiel für die Methode des Genome Editing ist das sogenannte CRISPR/Cas9-System.

Opens external link in new windowhttp://www.transgen.de/forschung/1544.genome-editing.html

Opens external link in new windowhttp://www.zeit.de/2015/16/gentechnik-pflanzenzuechtung-evolution

Opens external link in new windowhttp://www.pflanzenforschung.de/de/journal/journalbeitrage/gentechnisch-veraenderte-pflanzen-der-zweiten-generatio-10410


Anwendungsbeispiele von Genom-Editing
Genom-Editing wird als Methode in der Grundlagenforschung verwendet, aber auch, um Pflanzen zu züchten, die beispielsweise gegen den Mehltau-Pilz resistent sind.
Punkt 3 Opens external link in new windowhttp://www.leopoldina.org/uploads/tx_leopublication/2015_3Akad_Stellungnahme_Genome_Editing.pdf

Eine Pflanze, die mit Genom-Editing hergestellt wurde und auch schon auf dem Markt ist, ist Raps der Firma Cibus.
Opens external link in new windowhttp://www.transgen.de/aktuell/1563.bvl-cibus-raps-keine-gentechnik.html


Wofür wird Genom-Editing hier am Institut eingesetzt?

In der Gruppe von Prof. Dr. Detlef Weigel wird CRISPR/Cas9 zur Grundlagenforschungszwecken eingesetzt. Es geht den Wissenschaftlern darum,  die Funktion natürlicher Genvarianten, die in natürlichen Sorten von Arabidopsis thaliana vorkommen, zu testen. Mit Genome Editing werden Gen-Abschnitte verändert, um die Auswirkung auf Wuchs und Stoffwechsel zu erforschen. Arabidopsis thaliana (deutsch: Ackerschmalwand) ist keine Kulturpflanze und wird aufgrund seines kleinen Genoms weltweit als Modellorganismus in der Grundlagenforschung herangezogen.


Was machen wir am Institut nicht?

Am Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie werden Nutzpflanzen weder gezüchtet noch genetisch verändert. Das Institut ist nicht an der Entwicklung von gentechnisch verändertem Saatgut beteiligt.


Links zum Weiterlesen