Aktuelle gentechnische Ziele

Einführung in Biotechnologie der Pflanzen
für Ernährungswissenschaftler
PD Dr. Klaus-J. Appenroth
Lehrstuhl Pflanzenphysiologie
Wintersemester 2012/ 2013
1. Einordnung der Biotechnologie als eine
Einführung
2. Der jetzige Stand
3. Einige molekularbiologische Grundlagen
4. Biotechnologische Methoden, die man kennen
muss! Teil I
5. Was sind Mutanten und wie werden sie erzeugt?
6. Wie macht man gentechnisch veränderte
Pflanzen?
7. Biotechnologische Methoden, die man kennen
muss! Teil II
8. Umweltaspekte und ethische Erwägungen
9. Biotechnologische Diagnostik
Vorläufiges Programm, interaktiv
Bt-Mais der Linie MON810 von Monsanto ist eine der am häufigsten verwendeten Sorten
weltweit. Inzwischen sinkt die Verbreitung zugunsten neuerer transgener Sorten mit
kombinierter Insekten- und Herbizidresistenz.[.
Herstellung einer Stärke aus, die vollständig aus Amylopektin besteht und somit eine
optimierte stoffliche Nutzung für die Herstellung von Papier, Textilien oder Klebstoff
ermöglicht.
Aktuelle gentechnische Ziele
(Allgemein)
1. Resistenz gegen Pflanzenkrankheiten
2. Resistenz gegen Parasiten
3. Resistenz gegen Herbizide
4. Erzeugung neuer Blüten
5. Erzeugung spezieller Inhaltsstoffe
Chancen
1. Verbesserung der Züchtungsmethoden
Beispiel: Hybridsaatgut
2. Ertragssteigerung
besonders unter suboptimalen Bedingungen; Resistenzsteigerung;
Sicherung der Welternährung.
3. Qualitätsverbesserung der Inhaltsstoffe für Ernährung
Proteine, Kohlenhydrate, Fette, Sekundäre Pflanzenstoffe
4. Nutzung nachwachsender Rohstoffe
Fette für industrielle Zwecke (Schmierstoffe); Veränderung der
Stärkequalität (Klebstoffe), Papier, Holz
Konkrete Projekte
1. Tomate
25% mehr ß-Caroten; längere Haltbarkeit; Ketchup
2. Kartoffel
Impfstoffe gegen Hepatitis; Chipsherstellung
3. Rübe
Fruktose statt Glukose
4. Raps
mehr Vitamin A
5. Reis („Golden Rice“)
Vitamin A im Korn statt in der Schale; Entfernen von Allergenen
6. Erdbeeren
Längere Haltbarkeit
Konkrete Projekte
7. Gurken
Geschmacksverbesserung (Melone)
8. Wasserlinsen
Wertvolle Pflanzenínhaltsstoffe
9. Banane
Pilzresistent
10. Süßkartoffel
Virusresistenz, Pilzresistenz, mehr essentielle Aminosäuren
11. Kaffee
Koffeinfrei; Trockenresistenz etc.
12. Baumwollsamen
Entfernung der Bitterstoffe
Gentechnisches Ziel Resistenz
1. Resistenz gegen Pflanzenkrankheiten
2. Resistenz gegen Parasiten
3. Resistenz gegen Herbizide
Gentechnisches Ziel Resistenz
1. Resistenz gegen Pflanzenkrankheiten
- Viren
- Bakterien
- Pilze
2. Resistenz gegen Parasiten
3. Resistenz gegen Herbizide
1. Resistenz gegen Pflanzenkrankheiten
1.1 Viren
Virustoleranz durch Expression von Hüllproteinen
1.2 Bakterien
-
erste Beispiel in Kartoffel realisiert
kleine Proteine mit bakteriozider Wirkung:
Thionine, Apideacine, Crecropine
1.3 Pilze
Glucanasen und Chitinasen (Problem der Vielfalt)
Gentechnisches Ziel Resistenz
1. Resistenz gegen Pflanzenkrankheiten
2. Resistenz gegen Parasiten
- Insekten
- Nematoden
3. Resistenz gegen Herbizide
4. Erzeugung neuer Blüten
5. Erzeugung spezieller Inhaltsstoffe
2. Resistenz gegen Parasiten
2.1 Insekten
- Bacillus thuringiensis-Toxine (BT-Toxine)
- Proteaseinhibitoren
2. Resistenz gegen Parasiten
2.2 Nematoden
-
Chemische Bekämpfung heute verboten
gleiche Prinzipien wie bei Insektentoleranz
Wildrübenresistenz, Tomatenresistenz
Aktuelle gentechnische Ziele
(Allgemein)
1. Resistenz gegen Pflanzenkrankheiten
2. Resistenz gegen Parasiten
3. Resistenz gegen Herbizide
4. Erzeugung spezieller Inhaltsstoffe
3. Resistenz gegen Herbizide
Wissen Sie, dass Sie das schon wissen?
Daher nur zur zur Erinnerung:
3.1 Überexpression des Herbizid-Targetproteins
3.2 Modifizierung des Herbizid-Targetproteins
3.3 Einführung eines bakteriellen Enzyms zum
Herbizidabbau
Aktuelle gentechnische Ziele
(Allgemein)
1. Resistenz gegen Pflanzenkrankheiten
2. Resistenz gegen Parasiten
3. Resistenz gegen Herbizide
4. Erzeugung spezieller Inhaltsstoffe
4. Erzeugung spezieller Inhaltsstoffe
Was ist damit gemeint?
1. Erhöhung von bereits existierenden Inhaltsstoffen
In Zuckerrübe wurde der Zuckergehalt von 4 % auf 20 % durch
traditionelle Züchtung erhöht.
Analog: Proteingehalt, Ölgehalt. Speicherung in speziellen Organen.
2. Oft denkt man dabei an Samen
-
Ernährungsphysiologischer Gehalt an pflanzlichen Proteinen (Gluten)
-
Fettsäurezusammensetzung (mono- und polyungesättigte Fetsäuren)
-
Beseitigung unerwünschter Begleitstoffe (Erucasäure,
Glucosinolate im Dopplenull-Raps)
- Kurzkettige Fettsäuren für industrielle Zwecke
Gluten
Gluten ist die Bezeichnung für ein Gemisch
aus 90 % Proteinen, 8 % Lipiden und 2 %
Kohlenhydraten, welches durch
Wasserzugabe zum Mehl beim Anteigen eine
gummiartige, elastische, plastische Masse
bildet. Es hat für die Backeigenschaften von
Mehl eine zentrale Bedeutung. Die
Prolaminfraktion der Kleberproteine
bestimmter einzelner oder aller Getreide kann
bei genetisch-prädisponierten Menschen zu
Zöliakie führen, einer entzündlichen
Erkrankung der Darmschleimhaut mit
weitreichenden gesundheitlichen Folgen.
1. Einordnung der Biotechnologie als eine
Einführung
2. Der jetzige Stand
3. Einige molekularbiologische Grundlagen
4. Biotechnologische Methoden, die man kennen
muss! Teil I
5. Was sind Mutanten und wie werden sie erzeugt?
6. Wie macht man gentechnisch veränderte
Pflanzen?
7. Biotechnologische Methoden, die man kennen
muss! Teil II
8. Umweltaspekte und ethische Erwägungen
9. Biotechnologische Diagnostik
Vorläufiges Programm, interaktiv