Transgene Pflanzen

Transgene Pflanzen werden hergestellt, indem ein fremdes Gen in das Genom einer Pflanze eingebracht wird. Diese Pflanzen können aus einer Vielzahl von Gründen entwickelt werden, darunter Virus- oder Schädlingsresistenz, höherer Ertrag oder therapeutische Proteinproduktion.

Um eine transgene Pflanze herzustellen, werden ein Gen von Interesse und sein Promotor in den pflanzlichen Protoplasten, eine Pflanzenzelle ohne Zellwand, eingeführt, indem beide in einem Medium inkubiert werden, das Polyethylenglykol enthält.

Der rekombinante Protoplast wird auf einem sterilen Medium in Gegenwart von Wachstumsregulatoren und Nährstoffen kultiviert.

Die Zellen des Protoplasten wachsen unbegrenzt und produzieren eine Masse undifferenzierter Zellen, die als Kallus bezeichnet wird. Einige Zellen des Kallus, die sogenannten totipotenten Zellen, lassen neue Triebe und Wurzeln entstehen, die sich zu einer ganz neuen Pflanze entwickeln können.

Transgene Pflanzen können auch mit dem Bakterium Agrobacterium tumefaciens erzeugt werden, einem gramnegativen Bakterium, das im Boden vorkommt. Dieses Bakterium ist ein Krankheitserreger, der normalerweise Krankheiten in Pflanzen verursacht und ein Ti-Plasmid enthält, das sich in das Genom einer Pflanzenzelle integrieren kann.

Das Ti-Plasmid hat zwei interessante Regionen - T-DNA oder Transfer-DNA-Region, die in das Genom der Wirtszelle eingefügt werden kann, und die Virulenzregion, um den Transfer von T-DNA in die Wirtszelle zu unterstützen.

Dieses Plasmid wird modifiziert, indem ein gewünschtes Gen in die T-DNA-Region und ein Gen für Antibiotikaresistenz eingefügt werden, um ein selektives Wachstum von plasmidhaltigen Organismen zu ermöglichen. Das rekombinante Plasmid wird dann durch Anlegen eines elektrischen Impulses in die Bakterien eingefügt, um die Zellpermeabilität zu erhöhen und die Aufnahme des Plasmids in die Bakterien zu ermöglichen.

Das rekombinante Plasmid Agrobacterium tumefaciens wird in einem antibiotikahaltigen Nährmedium gezüchtet.

Pflanzenteile wie die Keimblattknoten einer Tomatenpflanze werden geschnitten und in das bakterienhaltige Medium inkubiert.

Die verwundeten Pflanzenzellen am Rand des Stammknotens setzen Verbindungen frei, die die Bakterien anlocken. Das Bakterium infiziert die Pflanze und setzt das rekombinante Plasmid frei, das dann das fremde Gen in das Genom der Pflanzenzelle überträgt.

In dem antibiotikahaltigen Medium überleben nur die transformierten Zellen mit rekombinanter DNA und antibiotikaresistenten Genen.

Die transformierten Zellen bilden nun einen Kallus und entwickeln sich zu einer neuen transgenen Pflanze, die ein Transgen trägt.