Brainscape's Knowledge GenomeTM

Browse over 1 million classes created by top students, professors, publishers, and experts.


See full index

Biologie M.Ed. > Grüne Gentechnik > Flashcards

Grüne Gentechnik Flashcards

1
Q

Bedeutung von Pflanzen für den Menschen (Übersicht)

A

Nahrung
Futterpflanzen
Gewürze/Süßsstoffe
Geliermittel
Genussmittel
Medikamente
Drogen
Technische Produkte (Düfte, Fasern, Gerbstoffe, Farbstoffe, Holz)
Fossile Brennstoffe
Biokraftstoffe
Kautschuk
Wachse
Lacke, Öle, Harze
Kork
Dekoration

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
2
Q

Methoden der klassischen Züchtung

A

Auslesezüchtung
Kombinationszüchtung /Kreuzungszüchtung
Hybridzüchtung (-> Heterosiseffekt)
Einkreuzen einzelner Eigenschaften (Bsp. Zwergwüchsigkeit)
Protoplastenfusion (über Artgrenzen hinweg)
Vegetative Vermehrung über Gewebekulturen

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
3
Q

Wann ist eine Pflanze transgen?

A

Immer dann, wenn Transformation stattgefunden hat -> wenn DNA von außen herangetragen wird

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
4
Q

Übersicht: Methoden der Erzeugung transgender Pflanzen

A

Direkte Transformation
Protoplastentransformation
Elektroporation
Biolistische Trafo

Transformation mit Agrobacterium tumefaciens:

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
5
Q

Protoplastentransformation

A
  1. Präparation von Protoplasten
  2. Zugabe von DNA, Polyethylenglykol (PEG), zweiwertigen Ionen -> Destabilisierung der Plasmamembran

Nachteil
Regeneration von Pflanzen aus Protoplasten ist sehr umständlich & zeitaufwendig

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
6
Q

Elektroporation

A
  • Protoplasten, normale Zellen, Gewebe, Embryokulturen, Kalluskukturen, …
  • Anlegen eines kurzen Strompulses mit hoher Spannung (ca 2000 Volt) -> Poren in der Membran
  • erfolgreich angewandt für alle wichtigen Getreide
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
7
Q

Was ist der Heterosis Effekt?

A

Besondere Leistungsfähigkeit von Hybriden gegenüber reinerbigen Eltern

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
8
Q

Kombinations-/Kreuzungszüchtung

A

Ziel: Erhöhung der genetischen Variabilität
Einbringen von Variabilität durch Kreuzung
- zufällige Verteilung der elterlichen Chromosomen in Meiose I
- diploide homozygote Elterngeneration -> Gameten -> uniforme heterozygote F1 Generation -> 4 Gameten (große genetische Vielfalt)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
9
Q

Crossing over

A

Austausch von Stücken zwischen homologen Chromatiden während der Prophase I
-> erhöht Diversität

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
10
Q

Hybridzüchtung

A

Kombination dominanter „positiv wirkender“ Allele
- aber: Vermehrung der Hybridpflanzen führt zu Auskreuzen der positiven Eigenschaften (wegen Heterozygotie) -> Saatgut muss jedes Mal neu gekauft werden
- Mais wird fast ausschließlich als Hybrid-Mais verkauft, um Heterosis Effekt auszunutzen

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
11
Q

Worauf muss bei Hybridzüchtung besonders geachtet werden?

A

Effektive Verhinderung von Selbstbefruchtung notwendig
- z.B. durch manuelle Emaskualtion (Entfernung der Staubblätter, die Pollen enthalten)
- Einsatz von männlich sterilen Linien (CM/S-Linien: cytoplasmatisch männliche Sterilität)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
12
Q

Einkreuzen von Zwergwüchsigkeit

A

Vorteil Zwergwüchisger Pflanzen:
- fallen nicht so leicht um
- Pflanze verbraucht weniger Ressourcen für die Produktion von „Stroh“
-> besserer Ernteindex
Gibberellinsäure = Wichtiges Phytohormon, bewirkt Sprosslängenwachstum

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
13
Q

Einkreuzen Einzelner Eigenschaften

A

A Elitelinie (hoher Ertrag) X B Donorlinie (Zwergwüchsig)
1. Kreuzen und anschließend selbsten der F1 Generation -> homozygotes Gen für Zwergwüchsigkeit
2. wiederholtes Rückkreuzen mit Elitelinie und Selbsten
-> Auskreuzen der anderen Donorgene

Es werden immer Chromosomenabschnitte eingekreuzt, keine einzelnen Gene!!!

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
14
Q

Mutationszüchtung

A

Erhöhung der natürlichen Mutationsrate durch z.B.:
- Röntgenstrahlung
- UV-Strahlung
- Gamma-Strahlung
- Chemikalien

Bsp.: mittlerweile über 30000 Sorten (v.A. Getreide)
- Farbe (Grapefruit)
- Zwergwuchs (Reis Calrose 76)
-Gerste golden promise
- Resistenz (japanische Birne gegen Pilzkrankheit)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
15
Q

Kreuzung über Artgrenzen hinweg

A

In seltenen Fällen möglich - bei nah verwandten Arten
Bsp. Triticale: Kreuzung aus Triticum (Weizen) und Secale (Roggen) AABB X RR
Genome anders zusammengesetzt (Tetralogie, diploid)
1. Transplantation des noch lebenden Embryos auf Nährmedium -> Entwicklung steriler haploider Pflanzen
2. Behandlung mit Colchizin
- Gift der Herbstzeitlosen
- bindet an Tubuli—Monomeren -> Mikrotubuli können nicht bilden
Verdopplung der Chromosomenzahl ohne Zellteilung
-> fertiles. Hexaploides Triticale kann entstehen AABBRR

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
16
Q

Kreuzung über Artgrenzen hinweg -> Erzeugung von Protoplasten

A

-> Erzeugung von Protoplasten
Nur Fusion verschiedener Zellen, statt ganzer Pflanzen
1. Pflanzliches Gewebe mit Pektinase behandeln (löst Mittellamele auf, isoliert)
2. einzelne Zellen mit Zellwand mit Cellulase behandeln (löst Zellwand auf, zellwandfrei)
3. Protoplasten = isolierte, zellwandlose Pflanzenzellen, die in iso-osmotischer Lösung gehalten werden

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
17
Q

Kreuzung über Artgrenzen hinweg -> Protoplastenfusion

A
  1. Mischung von Protoplasten aus Mesophyllzellen und Kalluszellen (undef. Gewebe)
  2. Anlagerung der Zellen durch Zugabe von Polyethylenglykol (oder elektrischer Spannung)
  3. Verschmelzung der Protoplasten zu 1 Zelle mit Erbgut aus beiden Ursprungszellen
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
18
Q

Protoplastentransformation

A

Präparation von Protoplasten
Zugabe von DNA, Polyethylenglykol und zweiwertigen Ionen -> Destabilisierung der Plasmamembran
Nachteil: Regeneration von Pflanzen aus Protoplasten ist sehr umständlich und zeitaufwändig

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
19
Q

Elektroporation

A

Protoplasten. Normale Zellen, Gewebe, Embryokulturen, Kalluskulturen
Anlegen eines kurzen Strompulses mit hoher Spannung (ca 2000 Volt) -> Poren in der Membran
Erfolgreich angewandt für alle wichtigen Getreide

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
20
Q

Biolistische Transformation

A
  • Hauptsächlich verwendete und effektivste Methode des direkten Gentransfer -> Mehrzahl der kommerziell verwendeten genetischen Nutzpflanzen
  • DNA-beladene Gold- oder Wolframpartikel werden mit hoher Geschwindigkeit auf Pflanzenzellen geschossen
  • Zellen, Gewebe, Kalluskulturen, ganze Pflanze
  • transients (vorübergehende) Trafo möglich
  • Trafo von Organellen möglich
  • Nachteil: transformierte Zellen werden beschädigt
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
21
Q

Transformation von Organellen
- was geht (nicht)
- Vorteile
Schwierigkeiten

A
  • Plastidentransformation durch Biolistik möglich (chloroplasten, Leukoplasten, …)
  • Trafo von Mitochondrien in Pflanzen bisher nicht möglich

Vorteile transgender Plastide:
- Zielgerichteter DNA Einbau durch homologe ReKombination
- Hohe Kopienzahl des
- Keine Gene-silencing Effekte, wie sie im Kerngenom vorkommen können
- Mehrere Gene als 1 Operon mit nur einem Promotor hintereinander schalten
- in der Regel enthalten Pollen keine Plastiden -> keine Auskreuzung des Transgens

Schwierigkeiten
Erlangung der Homoplasie (alle Plastide mit gleicher, transformierter DNA)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
22
Q

Bestandteile Plasmide

A
  • ori: Replikationsursprung zur Vermehrung in E.coli
  • Resistenz Gen mit bakteriellem Promotor zur Selektion in E.coli (Ampicillin)
  • Markergenmit pflanzlichem Promotor u Terminator zur Selektion transformierter Pflanzen (Kanamycinresistenz) -> muss in der Pflanze exprimiert werden
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
23
Q

Plasmide zur direkten Transformation.

A

Gene of interest (zu transformierendes Gen) + pflanzlicher Promotor &Terminator

Wichtig:
- Pflanze. Vermehr keine Plasmide (nur Bakterien) -> bei transgener Pflanze hat immer Einbau des Plasmids als lineare DNA in Genom stattgefunden
- Auch lineare DNA kann zur Trafo genutzt werden

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
24
Q

Warum funktioniert Transformation mit Agrobacterium tumefaciens?

A

Pflanzenpathogen -> bewirkt Wurzelhalstumore
Pathogenität abhängig von Tumorinduzierendem Plasmid (Ti-Plasmid)
Transfer DNA (T-DNA) auf Ti-Plasmid wird in Pflanzenzellen übertragen und in Genom integriert => natürlicher Geningenieur

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
25
Q

Aufbau eines Ti-Plasmids

A

T-DNA: Gene tragen eukaryotische Promotoren und Terminatoren, um in der Pflanze aktiv sein zu können
vir-Region (ausgeschaltet, wenn nicht in Pflanze): Gene für Übertragung der T-DNA
Opinkatabolismus: Abbau und Verwendung der aufgenommenen Opine
ori
Transfergen für Konjugation zwischen Agrobakterien

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
26
Q

Biotechnologische Wirkweise der Trafo mit A.tumefaciens

A

Gensequenzen LB, LR = notwendig und hinreichend für Erkennung der T-DNA
- zwischen Grenzen kann beliebige DNA eingebracht werden
- Ti-Plasmide ohne Hirmonbiosynthese-Gene = entwaffneter Ti-
Gene des Ti-Plasmids können auf verschiedene Vektoren verteilt werden = binäre Vektorsysteme

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
27
Q

Binäre Vektorsysteme

A

großes Plasmid = Helferplasmid mit vir-Genen aber ohne T-DNA verbleibt in A.tumefaciens -> Stamm, verbleibt dann unverändert

kleines Plasmid (5-14kBp): mit T-DNA und Elementen zur einfachen Handhabung
z.B. mit:
- Resistenzgene für Selektion in Bakterien und Pflanzen
- ori für Vermehrung in E.coli u A.tumefaciens

-> Klonierung und Vermehrung des Plasmids in E.coli
-> dann Transformieren von Agrobakterien mit dem Plasmid

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
28
Q

Transformation von Pflanzen mit Agrobacterium - Bsp. Tabak

A

Typische Situation: Regeneration ganzer Pflanzen über Kallus-Stadium
- Inkubation von Blattstücken in Agrobakteriensuspension (30 min.)
- auslegen der Blattstücke auf Medium (2 Tage)
- umlegen der Blattstücke auf Medium mit Antibiotika I Phytohormone
-> abtöten der Agrobakterien
-> Selektion transformierter Pflanzenteile (Kanamycin)
-> Bildung von Kalli, aus denen Sprosse entstehen
- abschneiden der Sprosse und umsetzen auf neues Medium
- Sprosse bewurzeln sich => Transgene Pflanze
- Tabak kann vegetativ vermehrt werden

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
29
Q

Allgemeines zur Trafo mit Agrobacterium

A
  • Vielzahl kommerziell verwendeter transgener Pflanzen wurden so transformiert
  • Trafo üblicherweise über Gewebe oder Kalluskulturen
  • v.A. Bei dicotyledons Pflanzen (Monokotyle wie Gräser, Getreide eher mit Biolistik)
  • bei einigen Arten ist Keimbahntrafo möglich -> blühende Pflanzen Transformieren und transgene heterozygous Samen erhalten
30
Q

Aktuelles Modell der Insertion von T-DNA in pflanzliches Genom

A
  1. DNA im Kern
    natürlicher Doppelstrangbruch im Genom -> Einbau im Rahmen von Reparaturarbeiten
    Anlagerung der T-DNA durch Mikrohomologien
    (4-6 Basen, die zufällig passen)
    Synthese eines T-DNA Doppelstrangs durch DNA-Polymerase
    -> linke Grenze wird immer zuerst eingebaut => Gene of interest an linke und Resistenz an Rechte Grenze
31
Q

Was ist ein Gen?

A

= DNA-Abschnitt, der für die Bildung einer RNA-codiert
- mRNA (Protein)
- tRNA
- rRNA
…

Promotorelemente: cis-Elemente
Bindestelle für Transkriptionsfaktoren: trans-Faktoren

32
Q

Konstitutive Promotoren

A

Aus Agrobacterium tumefaciens:
- Promotoren & Terminatoren von Opin-Synthese-Genen
-> nos (nopalin-Synthase)
-> ocs (Ocotopin-Synthase)
-> mas (Mannopin-Synthase)

Aus Blumenkohlmosaikvirus:
- 35S Promotor (CaMV-35S)

33
Q

CaMV-35S-Promotor

A
  • starker, konstitutiv aktiver Promotor, in fast allen Geweben aktiv
  • „enhanced“ Version mit 2-4 enhancer Kopien = verstärkt
  • am häufigsten verwendeter Promotor in wissenschaftlich u kommerziell verwendeten transgenen Pflanzen
  • z.T. auch andere virale Promotoren FMV-35S
34
Q

Konstitutive Promotorsystem aus Pflanzen in transgenen Pflanzen

A

Ubiquitin-Promotor
- Ubiquitin = in allen eukaryotischen Pflanzen exprimiert
- markiert andere Proteine = Ubiquitinierung -> polyubiquitinierte Proteine werden abgebaut
Bsp.: Mais-Ubiquitin-Promotor-System

Aktin-Promotor
- Aktin = Protien des Cytoskelets
- in allen Zellen exprimiert
Bsp.: Reis-Aktin-1-Promotor-System

35
Q

Induzierbare Promotoren in transgenen Pflanzen: Ethanolschalter

A

alcR/alcA-Sytem von Aspergillus nidulans = Ethanolschalter
- erlaubt A.nidulans Nutzung von Ethanol als als Kohlenstoffquelle
-> AlcR: Transkriptionsaktivator
-> AlcA: Alkoholdehydrogenase
-> AldA: Aldehyddehydrogenase
alcR wird ständig exprimiert
Zu expremierendes Gen steht unter Kontrolle eines artifiziellen Promotors aus CaMV-35S-Minimalpromotor (allein keine Expression) und AlcR-Bindestellen aus alcA-Promotor

36
Q

Induzierbare Promotoren in transgenen Pflanzen

A
  • Ethanol Schalter
  • Tetracyclin-regulierte Induktion bzw. Reprimierung
  • Steroid-induzierbare Systeme
  • induzierbare pflanzliche Promotoren
    -> verwundungsinduziert
    -> pathogen-induziert
    -> Hitzeschock-/Kälteschockinduziert
    -> Lichtinduziert/-reprimiert
37
Q

Gewebe-/Organspezifische pflanzliche Promotoren

A

z.B.: wurzel-/frucht-/samenspezifisch

38
Q

Anpassung der codierenden Region des Transgens

A
  1. Codongebrauch (codon usage/ codon bias)
    - degeneriertet genetischer Code
    - verschiedene Organismen bevorzugen unterschiedliche Codons
    - Anpassung daran -> bessere Expression
  2. Entfernung kryptischer Introns
  3. Anpassung an den pflanzlichen GC Gehalt
  4. Entfernung von ATTA-Sequenzen (führen zu schnellem Abbau von RNAs)
39
Q

Markergene Übersicht

A

Antibiotikaresistenzen
Herbizidresistenzen
Andere Systeme z.B.
- MannosephosphatIsomerase aus E.coli

40
Q

Markergene: Antibiotikaresistenzen

A

häufig z.B.:
gegen Kanamycin: Neomycin-Phosphotransferase nptII aus E.coli
- Kanamycin bindet an 30S UE von 70S Ribosomen & inhibiert Translation
- nptII: phosphoryliert Kanamycin -> inaktiv

gegen Hygromycin: Hygromicin-Phosphotranspherase hph aus E.coli
- Hygromycin bindet 30S- & 40S-UE pro-/eukaryotischer Ribosomen & inhibiert Translation
- hph: phosphoryliert Hygromycin -> inaktiv

Working auf Organellen (insbesondere Plastiden)

41
Q

Markergene: Herbizidresistenzen

A

Herbizid = Unkrautvernichtungsmittel
Herbizidresizenz = häufig euch die gewünschte neue Eigenschaft
- gegen Glyphosat
- gegen Phosphinotricin
- gegen Nitril-Herbizide
- gegen Chlorsulfuron-Herbizide

42
Q

Markergene: Mannosephosphat-Isomerase

A

aus E.coli
Prinzip:
- transformierte Zellen/Gewebe werden auf Mediuim mit Mannose angezogen
- Mannose wird in Zellen aufgenommen & durch Hexokinase phosphoryliert -> Mannose-6-Phosphat (M6P)
- M6P akkumuliert & inhibiert die Glykolyse -> Wachstumsstillstand
- Mannosephosphat-Isomerase setzt M6P zu Fructose-6-Phosphat um

43
Q

Reportergene

A

Codieren für leicht nachweisbar Genprodukte
Bsp.:
- ß-Glucoronidase (GUS) aus E.coli
-> spaltet Verbindungen mit Glucoronsäuren, was blauen Farbstoff ergibt
- Luciferasen aus Glüchwürmchen oder Bakterien: Substrat (Luciferin) -> Produkt + Licht

Nachteil dieser Systeme: Substrat muss zugegeben werden

  • grün-fluoreszierendes Protein (GFP) der Qualle Aequorea vicotria: Protein, das unter UV-/Blaulicht grün fluoresziert

=> Reportergene werden i.d.R. nicht als Markergene verwendet (zu umständlich)
=> praktisch zur Untersuchung von Promotoraktivitäten

44
Q

Erzeugung markerfreier transgener Pflanzen

A
  1. unabhängige (aber gleichzeitige) Transformation von Markergene und Transgenen
    -> genetische Trennung (Bsp. Yieldguard)
    Nachteile:
    - Doppeltransformanden kommen selten vor
    - Integration trotzdem häufig gekoppelt
    - Kreuzungen = zeitintensiv
    - bei vegetativ vermehrten Pflanzen nicht möglich
  2. Herausschneiden/ Excision des Markergens:
    Rekombinase wie Cre/lox von P1Phage schneidet DNA & fügt die wieder zusammen -> Markergene eingeschlossen zwischen loxP Stelle % Einbau des Cre-Gens + eingeschlossen um induzierbaren Promotor
45
Q

Homologe Rekombination (HR)

A

… zum gezielten ausschalten von Genen
Gängige Methode bei Mikroorganismen, Tieren
Bei Pflanzen: sehr geringe Frequenz der HR -> hier quasi nicht verwendbar

46
Q

Gezieltes ausschalten von Genen: Überblick

A

Mikroorganismen, Tiere: homologe Rekombination
Pflanzen:
- Antisense-Expression
- Cosuppression
- RNA-Interferenz (RNAi)

47
Q

Antisense-Expression

A

Ein Gen / eine cDNA wird in revers-komplementärer Richtung (antisense) exprimiert:
Zielgen und antisense Gen binden aneinander
-> doppelsträngige RNA dsRNA entsteht
=> Inhibierung der Translation & Abbau dr dsRNA

48
Q

Cosuppression

A

= starke Überrepression einer zusätzlichen Genkopie führt zum ausschalten des Transgens und des endogenen Gens

49
Q

RNA-Interferenz (RNAi)

A

= Expression einer doppelsträngigen RNA inhibiert die Expression des Zielgens
= Sense-antisense Expression
=> effektivste Methode der Genausschaltung bei Pflanzen

50
Q

Post transcriptional gene silencing PTGS

A

Mechanismus, der hinter antisense, RNAi und Überexpression steht
Funktionsweise:
1. doppelsträngige RNA Zwischenstufe
2. RNAse „Dicer“ erkennen dsRNA und zerteilen diese
3. RISC erkennt mRNA aus kleinen Fragmenten
4. RISC zerteilt mRNA -> Expression des Gens ausgeschaltet

-> es wird nicht am Zielgen selbst agiert, sondern durch einbringen eines weiteren Gens, wodurch auch Zielgen ausgeschaltet wird

-> direkt am Gen eingreifen: CRISPR-CAS-9 bringt Umbruch

51
Q

CRISPR/Cas9: Komponenten

A

Die neue Genschere aus bakteriellem „Immunsystem“: Fremd DNA (z.B. von Phage ) wird spezifisch erkannt & zerschnitten
3 Komponenten
- crRNA: spezifisch für zu erkennende DNA
- tracrRNA: bindet an Cas9 & ist an Erkennung der crRNA beteiligt
- Cas9: bindet beide RNAs und schneidet Ziel-DNA

52
Q

CRISPR/Cas9: biotechnologische Anwendung

A

System funktioniert auch in Eukaryonten
- tracrRNA & crRNA werden als single-guide RNA (sgRNA) fusioniert
- Konstrukt für Expression der Guide-RNA und Cas9 wird in Pflanzenzelle transformiert
- nach dem Schneiden kommt es zu Reparatur-> dabei häufige Fehler (Insertion/Deletion) -> defektes Gen -> wird ausgeschaltet
- CRISPR/Cas9 Konstrukt kann nachträglich herausgekreuzt werden => Defekt im Gen ist stabil eingebracht & wird weitervererbt

53
Q

Ist CRISPR/Cas9 Gentechnik?

A

Die kleinen Mutationen, die hereingebracht werden sind identisch zu natürlichen Muatationen

54
Q

Herbizide

A

= Unkrautvernichtungsmittel
Giftet die auf pflanznespezifsich Prozesse wirken
z.B. Photosynthese, ASBiosynthese -> häufiger Zielort = Chlorolasten (Plastide)

selektive Herbizide: wirken gegen bestimmte Pflanzen(Gruppen)
- häufig monokotyle Pflanzen (Gräser/Getreide etc.) vs. dikotyle Pflanzen

Totalgerbizide: wirken gegen alle Pflanzen

ca 10% Ernteverlust durch Unkräuter: Konkurrenz um Platz, Nährstoffe, Licht

55
Q

Prinzip der Nutzung von Herbizidresistenzen bei Nutzpflanzen

A
  1. Sensitive Nutzpflanzen werden mit einem Resistenzen versehen
  2. Einsatz hochwirksamer Totalherbizide => nur transgene Nutzpflanzen überleben
56
Q

Strategien zur Erzeugung herbizidresistenter Pflanzen

A
  1. Überexpression des betroffenen Enzyms
    - aus der gleichen Pflanze
    - aus anderen Pflanzen / Organismen (häufig Bakterien)
  2. Expression eines resistenten Enzyms
    - natürliche resistente Enzyme
    - Mutation eines sensitiven Enzyms
  3. Abbau / Inaktivierung des Herbizids durch nicht-pflanzliches Enzym
    - Verstärkung der natürlichen Entgiftungsreaktionen der Pflanze
57
Q

Herbizidresistenz: Glyphosat

A

Möglichkeiten zur Erzeugung Glyphosatresistenter Pflanzen:
1. Überexpression der EPSP-Synthase
2. Verwendung einer mutierten EPSP-Synthase, die Glyphosat nicht bindet
- EPSP Synthase des A.tumefaciens Stammes CP4 ist glyphosatresistent
- pflanzliche EPSP synthase aus z.B. Mais, die mutiert wurde
3. Abbau/Inaktivierung des Glyphosats durch nicht-pflanzliche Enzyme
- G.Spaltung durch G.Oxidase
- G.Modifizierung durch N-Acetyltransferase

58
Q

Wie wirkt Glyphosat und Phosphinotricin?
Resistenzgene?

A

Glyphosat:
Totalherbizid
Inhibiert die Biosynthese der aromatischen AS Tyrosin, Phenylalain, Tryptophan (Shikimatweg zur Synthese aromatischer AS)
-> Resistenzgene:
-> RoundupReady Soja (MON) A.t.Trafo,
-> RoundupReady Mais (GA21) Biolistik Trafo

Phosphinotricin:
Totalherbizid
Beeinflusst Stickstoffassimilation, in dem es kompetitiv Glutamin-Synthetase inhibiert -> Ammonium (NH4+) kann akkumulieren -> Zellgift
-> Resistenzgene: bar-Gen (Bialaphos-resistent) / pat-Gen (Phosphinotricin-Acetyltransferase) aus verschiedenen Streptomyces-Stämmen => LibertyLink Baumwolle/ Reis (Agrobacterium/Biolositik Trafo)

59
Q

Verbreitung Herbizid resistenter Nutzpflanzen

A

Glyphosatresistenz: 60-100& der Herbizid resistenten transgenen Nutzpflanzen
Danach: Phosphinotricin-Resistenz (z.B. Basta (in D verboten) oder Liberty
Andere resistenzen: nur sehr vereinzelt

60
Q

Ist Clearfield Raps gentechnisch verändert?

A

Nein -> konventionell gezüchtet
Rapspollen chemisch mutagenisiert -> Pflanzen gezogen -> auf Herbizid selektioniert

61
Q

Herbizidresistenz: ALS-Inhibitoren

A

ALS = Acetolatsynthase
erstes Enzym in der Biosynthese verzeiwegter Aminosäuren
Angriffspunkt für verschiedene Herbizide:
-Imidazolinone
- Phenylharnstoff
- Triazolopyrimidine

Punktmutationen bewirken Toleranzen gegenüber bestimmten oder allen ALS-Inhibitoren

62
Q

Bt-Toxin

A

Bacillus thuringiensis = Natürliches Insektizid
Sporenbildendes Bakterium mit Insektiziden Proteinkristallen
Kristallproteine:
Cry-Protein, Bt Toxin, δ-Endotoxin
- 400 bekannte Proteine in 55 Klassen
- cry-Gene = Plasmid-codiert
- cry-Proteine = sehr giftig für bestimmte Insekten
Bsp.
Cry-1-Klasse: gegen Schmetterlinge (Raupen)
Cry-3-Klasse: gg Käfer
Cry-10-Klasse: gg Dipteren

63
Q

Bt-Toxine im Einsatz

A

Sprühpräparate aus Sporen und Proteinkristallen
- in Deutschland seit ca 40 Jahren im Einsatz
- häufig im ökologischen Anbau (Bio-Bauern)
- Marktanteil: Agrochemikalien 1%, biologische Bekämpfung 40%

64
Q

Bt-Toxine in transgenen Pflanzen

A

1987 erste Klonierung einzelner Cry-Gene & Einsatz in transgenen Pflanzen
- Expression bestimmter Cry-Proteine
z.B. Cry1Ab gg Raupen des Maiszünslers, MON810 YieldGardMais
Cry1Ac gg Raupe des Baumwollkapselbohrers MON531 BollgardBaumwolle

  • Sorten mit kombinierten Eigenschaften „stacked traits“
    Bollgard II (Monsanto): Cry1Ac + Cry2Ab
    …
65
Q

Stacked Traits

A

= Kombinierte Eigenschaften
Kombination mehrere Cry-Gene oder/und Cry.Gene mit Herbizidresistenzen nehmen stark zu (2+17 77% der Anbaufläche transgener Nutzpflanzen)
SmartStax (Monsanto & Dow)
- 2 Herbizidresistenzen (Glyphosat, Phosphonotricin), 6 Cry.Gene -> 8 Transgene
- Markteinführung SmartStax Mais 2010 USA & Kanada
- Zulassung EU November 2013 als Futtermais

66
Q

Neue Eigenschaften transgener Pflanzen: Überblick

A

Herbizidresistenz
Insektenresistenz
Stacked Traits
Krankheitsresistenz
Input Traits
Output Traits

67
Q

Input Traits

A

Eigenschaften Zusammenhängend mit Anbau der Pflanzen („Anbaueigenschaften“)
Dienen im allgemeinen der Ertragssteigerung /-Stabilisierung
- Herbizidresistenz
- Insektenresistenz
- Krankheitsresistenz
- Trockenheitsresistenz
- …
Gentechnische veränderte Pflanzen der ersten Generation fast ausschließlich mit Input Traits => nutzen v.a. Landwirt:innen

68
Q

Output Traits

A

Produkteigenschaften
Dienen im allgemeinen der qualitativen Verbesserung des Produktes
- verbesserte Haltbarkeit (Lagerung, Transport)
- verbesserte Zusammensetzung (mehr/neue Nähr-/Inhaltsstoffe)
- einfachere Verarbeitung
- …
=>. Unzen Verbraucher:innen

69
Q

Wichtigste Nahrungsmittelpflanzen (Erträge 2010 in Mio. Tonnen)

A

Mais 844
Reis 672
Weizen 651
Kartoffeln 324

70
Q

Gentechnikrecht in Deutschland
- wichtige Ziele
- was wird geregelt

A

Ziele:
1. Schutz von Mensch, Umwelt und Sachgütern vor schädlichen Auswirkungen gentechnischer Verfahren und Produkte
2. schaffen eines rechtlichen Rahmens für die Erforschung, Entwicklung, Nutzung und Förderung der Gentechnik

geregelt wird …
Erzeugen von und arbeiten mit GVOs
Freisetzen

71
Q

Zulassungsverfahren in Deutschland und EU

A

Freisetzung
- Freilandverscuhe mit GVOs für. Estimate Zeit an einem/ mehreren Standorten
- genehmigende Behörden: BVL
- öffentlich: Bekanntmachung & Anhörung
- keine Verarbeitung für Lebensmittel / Futter

Inverkehrbringen
- kommerzielle Nutzung (Abgabe an dritte) einer gg-Pflanze
- EU-weite Verfahren
- Anbau der gv-Pflanze nach Freisetzungsrichtlinie der EU

72
Q

Risiko …
- … Abschätzung
- … Wahrnehmung

A

Risiko = Eintrittswahrscheinlichkeit x Schadenshöhe

Risikowahrnehmung
- beeinflusst durch viele Faktoren (2 zentrale)
1. Furcht (korreliert mit Kontrollmangel, befürchteten Auswirkungen, Katastrophenpotential, Zunahme des Risikos über Zeit, tödliche Konsequenzen)
2. Unbekanntheit (korreliert mit Nichtbeobachtbarkeit, Neuheit, unbewusste, Ausgesetztsein, Mangel an Expertenwissen, verzagteren Konsequenzen)

Biologie M.Ed. (2 decks)

Brainscape helps you reach your goals faster, through stronger study habits.
© 2024 Bold Learning Solutions. Terms and Conditions