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Die Verwendung molekularbiologischer Technologien zur
Erzeugung von Wirtsresistenz gegen Schaderreger. Mögliche Folgen einer
Anpassung der Krankheiten und Schädlinge
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Die Verwendung molekularbiologischer Technologien zur
Erzeugung von Wirtsresistenz gegen Schaderreger. Mögliche Folgen einer
Anpassung der Krankheiten und Schädlinge
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R. Blatter und M. S. Wolfe
Einführung
Nutzung und Verbreitung
Die Notwendigkeit, neben dem gewünschten Gen auch ein sogenanntes
Markergen in die Zielpflanze zu transformieren, ergibt sich aus
der in aller Regel sehr niedrigen Transformationseffizienz (Fraley
1989). Um die erfolgreich transformierten Pflanzen von den Wildtypen(61)
unterscheiden zu können, wird zusätzlich
zum eigentlich interessierenden Gen ein sogenanntes Markergen
in den Transformationsvektor kloniert. Ein Markergen zeichnet
sich dadurch aus, dass die Wirkung seines Genproduktes in der
Zielpflanze leicht nachzuweisen ist, während die Expression
des Hauptgens oft erst mittels aufwendiger Analysen, nach künstlicher
Infektion oder im adulten Stadium nachgewiesen werden kann.
Es gibt grundsätzlich zwei verschiedene Typen von Markern,
nämlich selektierbare und diagnostizierbare Marker (Bowen
1993). Für die Standardanwendungen der Gentechnik werden
selektierbare Marker benötigt. Selektierbare Marker erlauben
dem transgenen Organismus, auf einem sogenannten Selektionsmedium
zu überleben, während die nicht erfolgreich transformierten
Wildtypen eingehen.
Zwei Gruppen selektierbarer Marker sind von Bedeutung: Antibiotikaresistenzen
und Herbizidresistenzen. Selektierbare Marker arbeiten grundsätzlich
auf eine der drei folgenden Weisen (Bowen 1993, S. 95)(62):
1) Entgiftung des Selektionsagens durch Enzymmodifikation
2) Expression eines modifizierten Proteins mit geringerer Affinität
zum Selektionsagens
3) Überexpression des Wildtypgens und vermehrte Synthese
des Zielproteins
Die Tabellen 6.1 und 6.2 geben einen Überblick über
die am häufigsten eingesetzten Selektionsmarker.
Gene, die Resistenzen gegen Aminoglycosidantibiotika verleihen,
spielen im Moment bei der Transformation von dikotylen Nahrungsmittelpflanzen
die bedeutendste Rolle (Flavell 1992, Ritchie and Hodges 1993
S. 149-154).
Das Gen aph 3'-II aus E.coli codiert für das Protein Aminoglycosid-3-Phosphotransferase
II (APH(3')II), auch Neomycin-Phosphotransferase (NPTII) genannt, welches die
Antibiotika Kanamycin und Neomycin durch Phosphorylierung inaktiviert (vgl.
Shaw et al. 1993). Die Anwesenheit von NPTII ist in den nächsten Jahren
bei den meisten kommerziell genutzten, gentechnisch veränderten Dikotylen
zu erwarten (Flavell 1992, Ritchie and Hodges 1993 S. 149-154).
Die WHO geht davon aus, dass die bis Ende der Dekade zugelassenen transgenen
Kartoffeln (Solanum tuberosum) und Zuckerrüben (Beta vulgaris)
alle mit Kanamycin/Neomycinresistenz(63) ausgestattet sein werden (WHO 1993
S. 25). Für die Nutzung der Kanamycinresistenz als Selektionsmarker bei
Monokotylen finden sich in der Literatur ebenfalls Beispiele (vgl. Ritchie und
Hodges S. 153-154).
Natürliche Kanamycin-Resistenzen sind allerdings besonders unter den Gräsern,
zu denen auch die Getreidearten gehören, weit verbreitet (Hauptmann et
al. 1988). Bei der Transformation der monokotylen Arten Weizen (Triticum
aestivum) und Mais (Zea mays) wird deshalb hauptsächlich mit
dem Herbizidresistenzgen bar gearbeitet (WHO 1993 S. 25), während
Reis (Oryza sativa) meist mit einer Hygromycin-Resistenz ausgestattet
wird (WHO 1993 S. 25).
Herbizidresistenzen spielen aber auch bei dikotylen Kulturarten eine Rolle.
So sind zum Beipiel etliche transgene Brassicaceen mit Glyphosat- oder Glufosinat-Resistenz
ausgestattet(64).