12
Agrarbiotechnologie (Subject) / Agrobakterium (Lesson)
Advertisement
- Infektion Bei verwundeten Pflanzen kommt es zur Übertragung eines bestimmten Bereiches des Ti-Plasmids (Ti = Tumor induzierend) in das Genom von Pflanzenzellen, wo es stabil intergriert wird - T-DNA enthält Gene für Enzyme des Opinstoffwechsels, Synthese von Auxinen und Cytokininen
- Dip-Methode Agrobakterium dringt in die natürliche Öffnung in die Pflanze, idR erfolgt die Infektion als eine Verwundung. - Besonderheit: Direkte Transformation des weiblichen Gametophyten über Fruchtknoten, der bis zum Stadium 8 offen ist und über Narbe zugänglich ist - Applizierung Agrobakterium => Eindringen und Transformation - beim Auskeimen können direkt transgene Planzen gewonnen werden
- Vorteile Dip-Methode - keine Regneration von transformierten Zellen zu ganzen Pflanzen notwendig => Zeitersparnis - Identifizierung der stabil transformierten Planzen und ihrer Nachkommen mittels Markergen-Analyse
- Chemische Öekologie > indirekte Verteidigung: Abgabe von Duftstoffen => somit werden die Feinde der Planzenfeinde angelockt > Produktion Proteinase-Inhibitoren durch Phytohormon Systemin angeregt => verhindern im Darm den Proteinabbau, somit verhungert der Feind > bei Verwundung der Pflanzen: Synthese Terpene/ Jasmonat => Warnung der Nachbarpflanze, diese kann dann eigene Maßnahmen ergreifen, zB Nikotinerhöhung
- Methoden zur Tansformation von Planzenzellen > Elektrofusion >Liposomen > Partikelkanone > Mikroinjektion
- vir-Gene => Proteinkomplex für Transfer der T-DNA aus dem Bakterium in die Pflanzenzelle Funktionen während Gentransfers: 1. Transport von Substanzen in Bakterieninnere 2. Aktivierung der Expression weiterer virGene 3. Schneiden die T-DNA in Einzelstangform aus dem Ti-Plasmids 4. Transferieren der T-DNA in Planzengenom => vir-Gene codieren für mehrere Proteine, die den Transfer der T-DNA in Pflanze durchführen
- Agrobakterium tumefaciens => grammnegatives Bodenbakterium - natürliche Genfähre (=> DNA in pflanzliche Zellen zu übertragen) - induziert Bildung eines Tumors im Wurzelhalsbereich = crown gall disease => Ti-Plasmid
- Transformationssystem - tumorauslösenden onc-Gene aus T-DNA entfernt - die zu übertragende Fremd-DNA zwischen Borderregion der T-DNA integriert Verfahren: > Cointegration: T-DNA, Fremdgen und vir-Gene auf einem großem Plasmid > Zwei-Vektoren-Verfahren: Zwei Pasmide werden eingesetzt
- Oekologische Gefahren beim Anbau transgener Pflanzen - unkontrollierte Ausbreitung - mögliche Resistententwicklung - Schädigung anderer Tiere? - allgemeine oekologische Zusammenhänge unzureichend untersucht - Auskreuzung - einmal freigesetzte transgene Pflanzen sind nicht mehr rückholbar
- Bt-Toxin => giftiges Protein für Frassinsekten, das vom Bodenbakterium Bacillus thuringiensis stammt => biologisches Schädlingsbekämpfungsmittel - dieses Bt-Protein Gen wird auf Pflanzen übertragen Wirkung: - Aufnahme Protoxin - Kristallprotein zunächst noch inaktiv - Aufösung um Darm wird dieses gespalten => aktive Toxinform - Bindung an spezif. Rezeptoren der Darmwand => Porenbildung => Tod durch Vetrocknen, Verhungern und Blutvergiftung
- Advertisement
- Zwei-Vektor-Verfahren Es werden zwei Plasmide eingesetzt: 1. Helferplasmid ist ein Ti-Plasmid mit vollständiger vir-Region aber ohne T-DNA 2. Plasmid (binärer Vektor) enthält das Fremdgen zwischen den beiden Borderregionen der T-DNA => gleichzeitiges Vorhandensein in Agrobakterium, manipulierte T-DNA in Pflanze transferiert
- Anwendungsbereiche transgener Pflanzen 1. Ertragsteigerung/-sicherung 2. Vermeidung von Schäden durch Pflanzenschädlinge 3. herbizid resistente Nutzpflanzen - Unkrautbekämpfung 4. Resistenz gegen Kälte und salzige Böden 5. Zierpflanzenanbau 6. Gewinnung nachwachsender Rohstoffe 7. Veränderung von pflanzlichen Inhaltsstoffen 8. Phytoremediation