Bislang wird in der Pflanzenzüchtung immer noch die

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Seit dem Neolithikum, vor etwa 10 000 Jahren, hat der Mensch mit der Domestikation von Tieren und
Pflanzen massiv in die Natur eingegriffen. Die Veränderung natürlicher Habitate beschleunigte sich mit
zunehmendem Populationswachstum. Das exponentielle Ansteigen der Weltbevölkerung und die
inzwischen erreichten Bevölkerungsdichten in den verschiedenen Regionen hat zu massiven
Umweltproblemen geführt. Seit jeher ist das Verfahren gleichgeblieben. Kreuzung ist aber nur
zwischen eng verwandten Pflanzen möglich. Also ist auch die Anzahl der Gene, die übertragen oder
ausgetauscht werden können, begrenzt. Es kann nur ein Gen in eine Weizenpflanze hineingekreuzt
werden, das bereits in irgend einem anderen Weizen vorkommt. Für die herkömmliche
Kombinationszüchtung ist daher die genetische Vielfalt innerhalbeiner Art bzw. Gattung sehr
wesentlich. Die alten Landsorten haben hier eine ganz wichtige Rolle eingenommen.
Die Gentechnik ermöglicht es nun, die Artgrenzen zu überschreiten und gänzlich
neue Eigenschaften in eine Pflanzenart hineinzubringen. Gene aus Bakterien, Viren,
Insekten und höheren Tieren und natürlich auch aus verwandten und nichtverwandten
Pflanzen können gentechnisch in die neue Pflanze übertragen werden.
Verfahren:
a)Mit Hilfe der Totipotenz:
Bei sehr vielen Pflanzenarten ist es möglich, irgendein Gewebestück der Pflanze (Blatt, Wurzel
etc.) im Labor auf einem künstlichen Nährboden wachsen zu lassen. Die Gewebe entwickeln
dabei zunächst einen Zellhaufen, bei dem alle Zellen gleich sind. Hier hat noch keine Zelle ihre
spezifische Aufgabe übernommen. Mit Hilfe von Pflanzenhormonen können daraus in mehreren
Schritten wieder ganze Pflanzen entstehen.
Diese Eigenschaft der Pflanzen, daß aus einer beliebigen Einzelzelle wieder eine ganze
Pflanze entwickelt werden kann, wird Totipotenz genannt. Sie ist in der Gentechnik sehr
nützlich: Durch die Totipotenz der Pflanzenzellen ist es möglich, irgendeine Pflanzenzelle gentechnisch
zu verändern und anschließend aus der veränderten Zelle wieder eine ganze Pflanze
herzustellen.
b)Mit Hilfe der Ti-Plasmide:
Schon seit langem ist bekannt, daß Pflanzen Krebsgeschwüre bekommen können. Bei bestimmten
Pflanzen ist der Verursacher dieser Krebsgeschwüre oder Gewebewucherungen ein Bodenbakterium, das
Agrobakterium tumefaciens. Es schleust Teile seines Erbmaterials in die Pflanzenzellen ein (sogenannte
„tumorinduzierende“ Ti-Plasmide). Diese Ti-Plasmide werden nun als Gentransporter genutzt, um
fremde DNA in die Pflanzen-DNA bestimmter Pflanzen einzuschleusen. Damit die Pflanzen jedoch keine
Krebsgeschwüre mehr bilden, wurde die Informationen zur Geschwürbildung aus dem Plasmid entfernt.
c)Mit Hilfe von Chemikalien und Elektroschocks:
Viele wichtige Pflanzen, z.B. alle Getreidearten, können mit diesem System allerdings nicht
gentechnisch verändert werden. Dafür wurden aber inzwischen andere Methoden gefunden.
Zum Beispiel können Pflanzen auch gentechnisch verändert werden, indem die DNA direkt in
die Pflanzen hineingebracht wird. Dabei ist vor allem die starke Zellwand der Pflanzenzelle im
Weg. Aber auch hier gibt es einen Weg. Die Zellwand wird von der Pflanzenzelle abgelöst. Die
nackten Zellen können jetzt mit einer Lösung der neuen DNA-Stücke zusammengemischt
werden und mit Hilfe von Chemikalien oder Elektroschocks dazu gebracht werden, die DNAStücke
aufzunehmen. Die Erfolgsraten dieser Technik sind jedoch gering. Denn ist die DNA
einmal in der Zelle, muß sie auch noch zum Pflanzengenom in den Zellkern gelangen. Und auf
diesem Weg muß sie noch einmal eine Hülle, nämlich die Kernmembran, durchqueren.
c)Mit Hilfe der Genkanone
Vielversprechender ist da die Methode der sogenannten DNA-Partikel-Kanonen (Genkanonen).
Winzig kleine Gold- oder Wolframkügelchen werden außen mit der Fremd-DNA beschichtet.
Anschließend werden die intakten Zellen mit diesen Kügelchen bombardiert. Man hofft, daß
die Kügelchen auf ihrem Weg durch die Zellen die DNA verlieren bzw. abstreifen und die DNA
dann in das Pflanzengenom eingebaut wird. Die Erfolgsraten sind mittlerweile ganz gut.
Transgene Pflanzen werden für die folgenden Anwendungsbereiche entwickelt:
Der Einsatz gentechnischer Methoden in der Pflanzenzucht verfolgt sehr vielfältige Ziele. So werden zum
Beispiel Pflanzen gegen Unkrautvernichtungsmittel oder Schädlinge widerstandsfähig gemacht.
Weiters gibt es Versuche in Richtung Ertragssteigerung, Erhöhung der Lagerfähigkeit, Verzögerung des
Reifeprozesses von Früchten und verbesserte Widerstandsfähigkeit gegen Kälte, Frost oder
Trockenheit, wobei sich letztere Versuche als schwierig zu realisieren erweisen. Eine Zielsetzung, die erst
in den nächsten Jahren bedeutsam werden dürfte, ist die Veränderung der Zusammensetzung
einer Pflanze in ihren Inhaltsstoffen. Bislang wurde ein Antrag in 2001 auf Zulassung gemäß der Novel
Food-Verordnung. eingebracht. Dabei handelt es sich um Sojabohnen mit erhöhtem Ölsäuregehalt (wird
in weiterverarbeiteter Form, hauptsächlich als Öl, verwendet). Auch der Einbau von Süßgeschmack in
manche Pflanzen, wie beispielweise Kakao, ist Gegenstand von Forschungsprojekten. Insgesamt sind
weltweit bisher mehr als 60 Pflanzenarten gentechnisch verändert worden.
Ertragssteigerung durch Optimierung der Widerstandskraft bzw. Schädlings- und
Krankheitsresistenz sowie Herbizidtoleranz
Ein bekanntes Beispiel für die Ertragssteigerung durch Schädlingsresistenz ist der „Bt-Mais“.
Maispflanzen können von einer Mottenart, dem Maiszünsler, befallen werden. Dieser Maiszünsler
legt seine Eier in den Stamm der Maispflanze, die geschlüpften Larven fressen das Innere des Stammes
und die Pflanze knickt um. Der Maiszünsler kann durch Spritzen des Getreides mit dem biologischen
Pflanzenschutzmittel „Bacillus thuringiensis“ bekämpft werden. Das Bakterium produziert ein Gift, das den
Maiszünsler tötet. Die Information für die Produktion dieses Giftes (das „Bt-Gen“) wurde jetzt vom
Bakterium in das Genom der Maispflanze übertragen. Dadurch kann die Maispflanze das Insektengift jetzt
selbst produzieren. Sie ist damit gegen einen Befall durch den Maiszünslers geschützt (solange der
Maiszünsler nicht unempfindlich gegen das Gift wird). Gleichzeitig wurde dem Mais noch eine
Herbizidtoleranz, d.h. eine Verträglichkeit für ein Unkrautvernichtungsmittel, eingebaut. Und
schließlich auch noch eine bakterielle Antibiotika-Resistenz, um die gentechnisch veränderten Maiszellen
isolieren zu können. Die neue Maispflanze enthält also drei bakterielle Fremdgene: das
Insektenresistenzgen, das Herbizidtoleranzgen und das Antibiotikaresistenzgen.
Nur: Die ständige Präsenz des Insektengiftes in der Pflanze könnte sehr bald zu einer Resistenz der
Schadinsekten, aber auch von anderen Insekten gegenüber diesem Gift führen. So kann das biologische
Pflanzenschutzmittel „Bacillus thuringiensis“ sehr schnell seine Wirkung verlieren und muß wieder durch
chemische Pflanzenschutzmittel ersetzt werden.
Anpassung an extreme Umweltbedingungen (Hitze, Kälte, Trockenheit, übersäuerte Böden,
Salzböden), sodaß ein Anbau auch in klimatischen Randzonen möglich ist.
In subtropischen Regionen ist die Trockenheit ein ganz besonderes Problem. Bewässerung führt oftmals
zu einer zusätzlichen Versalzung des Bodens. Das Wachstum vieler Hochleistungspflanzen wird in diesen
Regionen dadurch unmöglich. Die Produktion bestimmter kleiner Moleküle kann für eine Pflanze den
Salzboden verträglich machen. Zu diesem Zweck wurden z.B. einer Tabakpflanze bakterielle Gene
eingeführt, die zu einer vermehrten Produktion solch kleiner Moleküle führte und damit die Tabakpflanze
salzresistent machte.
Nur: In vielen Regionen gibt es bereits Pflanzen, die größere Trockenheit oder salzigere Böden vertragen.
Sie entsprechen jedoch nicht den Kriterien heutiger Hochleistungssorten (z.B. haben sie einen geringeren
Ertrag). Inwieweit tatsächlich überall der Anbau von Hochleistungssorten notwendig und sinnvoll ist,
bleibt dahingestellt.
Optimierung der Lagerungs- und Transporteigenschaften
von Obst und Gemüse, das dadurch langsamer verdirbt
Ein sehr bekanntes Beispiel für die Verbesserung der Lagerungs- und Transporteigenschaften
ist die „Flavr-Savr“-Tomate, die sogenannte Anti-Matsch-Tomate. Bei ihr wurde mit Hilfe der Gentechnik
ein Protein, das für das Weichwerden der Tomate verantwortlich ist, ausgeschaltet. Dafür wurde das
normale „Matschprotein“-Gen umgekehrt (als Spiegelbild bzw. antisense-DNA) gentechnisch
in das Tomatengenom eingebaut. In der Tomate gehen jetzt Bild und Spiegelbild zusammen und
blockieren einander. Die Information zur Bildung des „Matschproteins“ ist blockiert, es wird nicht mehr
gebildet, die Tomate bleibt dadurch länger fest.
Nur: Andere Inhaltsstoffe werden wie zuvor abgebaut, vor allem die Vitamine. Eine feste,
rote Tomate ist also keine Garantie mehr für eine gesunde Tomate.
Veränderung der Pflanzeninhaltsstoffe zur Qualitätsverbesserung
Ein Beispiel ist die Verbesserung des Nährwertes von Samen. Samen fehlen häufig einige
essentielle Aminosäuren (z.B. Lysin, Methionin und Cystein), die für die menschliche und
tierische Ernährung wichtig sind. Durch den Einbau neuer Gene kann die Pflanze (z.B. Getreide) dazu
gebracht werden, neue Proteine zu bilden, die sehr viele dieser essentiellen Aminosäuren enthalten.
Nur: Neue Proteine können zu Allergien führen. Eine bisher verträgliche Pflanze kann durch den
gentechnischen Eingriff für einige Menschen unverträglich werden. Es wird daher im Zuge der
Sicherheitsbewertung solcher Lebensmittel geprüft, ob die Ausgangsstoffe zu Allergien führen können.
Produktion von pharmazeutischen Proteinen, also von nichtpflanzlichen Inhaltsstoffen
Ein Beispiel hierfür ist die Antikörperproduktion in transgenen Tabakpflanzen. Antikörper sind
Eiweißstoffe, die den Körper gegen Fremdstoffe immun machen (z.B. Impfstoffe). Die Gene für bestimmte
Antikörper wurden mit Hilfe des Bodenbakteriums Agrobakterium tumefaciens in Tabakpflanzen
eingeschleust und dort in das Tabakgenom eingebaut. Die Gene enthielten die Information für
eine besonders starke Antikörperproduktion. Und tatsächlich produzierten anschließend die
Tabakpflanzen funktionstüchtige Antikörper, die medizinisch einsetzbar sind.
Nur: Medikamentenpflanzen sind nicht mehr für den üblichen Konsum geeignet. Bei einer ungewollten
Übertragung des Fremdgenes auf andere Tabakpflanzen werden diese für den Konsum ungeeignet.
Die Novel-Food-Verordnung
(EG) Nr. 258/1997
Die Freisetzungsrichtlinie gilt nur, solange
die gentechnisch veränderte Pflanze kein
Lebensmittel ist. Ab dem Zeitpunkt, zu dem
sie als Lebensmittel auf den Markt kommen
soll, gilt die Novel-Food-Verordnung.
Nach jahrelangen Verhandlungen wurde
zwischen der EU-Kommission, dem EUMinisterrat
und dem Europaparlament ein
Kompromiss erzielt, der die Zulassung, das
Inverkehrbringen und die Kennzeichnung
von neuartigen Lebensmitteln regelt.
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