Grüne Gentechnik für die Grünen: Gezielte Cisgenese

19. Juli 2013 | von:

Phythophthora: Befallene und gesunde Kartoffelpflanzen

Die Kartoffelfäule, die durch den Pilz Phytophthora infestans ausgelöst wird, ist eines der grössten Probleme im Kartoffelanbau und erfordert eine massive chemische Bekämpfung. Selbst im Biolandbau kann man häufig nicht auf Spritzmittel verzichten, so dass die in der biologischen Landwirtschaft zugelassenen kupferhaltigen Mittel verwendet werden, die aber negative Auswirkungen auf die Bodenökologie haben.

Schon seit Jahrzehnten wurde daher versucht, Kartoffelsorten zu züchten, die gegen die Kartoffelfäule resistent sind. Durch Kreuzen zwischen Speisekartoffeln, die bei Konsumenten sehr beliebt, aber gegen die Erreger der Kartoffelfäule anfällig sind, und Wildkartoffeln, die gegen diesen Pilzbefall natürlicherweise resistent sind, können relativ leicht pilzresistente Kartoffeln gezüchtet werden. Diese Kartoffeln sind aber als Speisekartoffeln ungeeignet, da sie klein, schrumpelig und von ungewohntem Geschmack sind.

Trotz jahrzehntelanger Weiterzüchtung sind bisher kaum marktfähige pilzresistente Kartoffeln erhalten worden, da man die unerwünschten Eigenschaften bisher nur ungenügend entfernen konnte. Dies ist leicht zu erklären, da ja bei der Kreuzung nicht einzelne Gene übertragen werden, sondern ganze Chromosomenabschnitte, die eine Vielzahl an Genen enthalten. Bei der Weiterzüchtung kann dieser übertragene Chromosomenabschnitt weiter verkleinert werden, so dass die unerwünschten Gene verloren gehen können. Dieser Prozess ist aber rein zufällig und kann nicht gesteuert werden. Ferner ist durch die Zucht über mehrere Generationen das Auftreten neuer Mutationen und damit unerwarteter Eigenschaften recht wahrscheinlich.

In der Zwischenzeit hat man aus Wildkartoffeln mehrere Gene, die die Resistenz gegenüber dem Pilz vermitteln, isoliert und man kennt den Promotor und Terminator, d.h. die Regulatoren der betreffenden Gene. Mit gentechnischen Methoden kann man diese Resistenzgene mit ihren Regulatoren in beliebte Speisekartoffeln übertragen. Da man bei dieser Genübertragung nur Gene einführt, die auch durch natürliche Kreuzungen übertragen werden können, verändert man den Genpool der Kartoffeln nicht. Man bezeichnet diesen Prozess als Cisgenese. Bei der Cisgenese findet kein Überschreiten der Artgrenzen statt und sie ist daher mit der klassischen Züchtung vergleichbar. Es wird aber ein klar definiertes Gen mit seinen Regulatoren übertragen und nicht ein ganzer Chromosomenabschnitt, wie dies bei der klassischen Kreuzung der Fall ist. Die genveränderte Kartoffel enthält somit nur das gewünschte Resistenzgen und all die ursprünglichen geschätzten Eigenschaften der Speisekartoffel bleiben erhalten.

Interessanterweise kann heutzutage die Cisgenese so erfolgen, dass das Cisgen an einen bestimmten Ort in das Genom der Kartoffel eingeführt wird. Da mit dieser Methode der gezielten Cisgenese das gewünschte Gen in einen im Voraus bestimmbaren Ort eingeführt wird, kann man verhindern, dass das eingeführte Cisgen die Funktion eines anderen Gens zerstört. Im Vergleich zu älteren Verfahren der Gentechnik wird bei diesem neuen Verfahren kein Markergen oder bakterielle Vektor-DNA übertragen, so dass in der cisgenen Pflanze keine artfremde DNA vorhanden ist. Im Vergleich zur klassischen Züchtung ist die gezielte Cisgenese wesentlich zuverlässiger, da das übertragene Gen mit seinen Regulatoren genau definiert und seine Position im Genom bekannt ist. Zudem bleiben die ursprünglichen Eigenschaften der Pflanze erhalten.

Neben der Kartoffel stehen für den europäischen Markt folgende andere Pflanzen im Vordergrund, deren Eigenschaften durch gezielte Cisgenese verbessert werden können:

In allen Fällen erwartet man bei der Kultur solcher cisgener Pflanzen eine Reduktion des Einsatzes von Pestiziden. Dies ist besonders auch für die biologische Landwirtschaft interessant, da die Spritzung mit Kupfer entfallen kann.

Da die gezielte Cisgenese wesentlich überschaubarer ist als die klassische Züchtung durch Kreuzungen, hat dieses Verfahren ein zukunftsträchtiges Potential. Aus wissenschaftlicher Sicht sind cisgene Pflanzen klassisch gezüchteten Pflanzen vergleichbar, wenn nicht sogar überlegen. Es erscheint daher gerechtfertigt die Vermarktung von Pflanzen, die durch gezielte Cisgenese hergestellt wurden, nicht den Regeln des Gentechnikgesetzes zu unterwerfen, sondern bei der Zulassung wie neue Sorten zu behandeln, die durch klassische Zucht hergestellt wurden.

Gentechnisch veränderte Pflanzen sind bei vielen Konsumenten wenig beliebt, da man befürchtet, dass die grüne Gentechnik Pflanzen auf völlig unnatürliche Weise verändert, so dass sie für Mensch und Umwelt ein Problem darstellen könnten. Pflanzen, die durch gezielte Cisgenese verändert werden, sind aber den klassisch gezüchteten Pflanzen vergleichbar. Eine offene Diskussion über die Möglichkeiten der gezielten Cisgenese ist sicher wesentlich, um genkritische Kreise von diesem innovativen Ansatz zu überzeugen. Stellen wir uns dieser Aufgabe. Wir haben es dann geschafft, wenn Renate Künast, Vorsitzende der Fraktion Bündnis 90/Die Grünen im Deutschen Bundestag, die aus nachvollziehbaren Gründen den Begriff „grüne Gentechnik“ durch „Agrogentechnik“ ersetzt, gezielte Cisgenese als GRÜNE Gentechnik einstuft.

Zum Thema:

Kartoffel anders: Video von Schülern über ein Forschungsprojekt zu phytophthora-resistenten Kartoffeln an der Universität Wageningen/NL.

Prof. Dr. Gerhart U. Ryffel leitete bis 2011 die Arbeitsgruppe Entwicklungsbiologie des Instituts für Zellbiologie (Tumorforschung) am Universitätsklinikum Essen. 2012 schrieb er für den Synthesebericht des Schweizer Nationalen Forschungsprogrammes “Nutzen und Risiken der Freisetzung gentechnisch veränderter Pflanzen” einen Beitrag zu biogenen Pflanzen.

 

 

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