{"id":57080,"date":"2018-10-11T06:42:20","date_gmt":"2018-10-11T04:42:20","guid":{"rendered":"https:\/\/rss.nova-institut.net\/public.php?url=http%3A%2F%2Fwww.innovations-report.de%2Fhtml%2Fberichte%2Fbiowissenschaften-chemie%2Fbiologen-schaffen-erstmals-neue-kulturpflanze-durch-genom-editierung.html"},"modified":"2018-10-10T18:32:07","modified_gmt":"2018-10-10T16:32:07","slug":"biologen-schaffen-erstmals-neue-kulturpflanze-durch-genom-editierung","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/biologen-schaffen-erstmals-neue-kulturpflanze-durch-genom-editierung\/","title":{"rendered":"Biologen schaffen erstmals neue Kulturpflanze durch Genom-Editierung"},"content":{"rendered":"<p><strong>Nutzpflanzen wie Weizen und Mais haben einen jahrtausendelangen Z\u00fcchtungsprozess durchlaufen. Dabei ver\u00e4nderte der Mensch die Eigenschaften der wilden Pflanzen nach und nach, um sie seinen Bed\u00fcrfnissen anzupassen. Ein Motiv war und ist der h\u00f6here Ertrag. Als \u201eNebenwirkung\u201c f\u00fchrte die Z\u00fcchtung zu einer verringerten genetischen Vielfalt und zum Verlust anderer n\u00fctzlicher Eigenschaften. Dies zeigt sich unter anderem durch eine erh\u00f6hte Krankheitsanf\u00e4lligkeit, mangelnden Geschmack und einen verminderten Vitamin- und N\u00e4hrstoffgehalt der modernen Zuchtsorten. Wissenschaftler aus Brasilien, den USA und Deutschland haben nun erstmals mit CRISPR-Cas9, einem modernen Verfahren der Genom-Editierung, aus einer Wildpflanze innerhalb von einer Generation eine neue Kulturpflanze geschaffen: Ausgehend von einer \u201eWildtomate\u201c haben sie gleichzeitig verschiedene Nutzpflanzen-Merkmale erzeugt, ohne dass die wertvollen genetischen Eigenschaften der Wildpflanze verloren gingen. Die Ergebnisse sind in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins \u201eNature Biotechnology\u201c ver\u00f6ffentlicht.<\/strong><\/p>\n<p>\u201eDie neue Methode erlaubt es uns, bei null anzufangen und einen Domestikationsprozess noch einmal ganz neu zu starten\u201c, sagt Biologe Prof. Dr. J\u00f6rg Kudla von der Westf\u00e4lischen Wilhelms-Universit\u00e4t M\u00fcnster, der mit seinem Team an der Studie beteiligt ist. \u201eDabei k\u00f6nnen wir das gesamte Wissen \u00fcber die Pflanzengenetik und -domestizierung nutzen, das Forscher in den vergangenen Jahrzehnten angesammelt haben. Wir k\u00f6nnen das genetische Potenzial und besonders wertvolle Eigenschaften der Wildpflanzen bewahren und gleichzeitig die gew\u00fcnschten Merkmale moderner Nutzpflanzen in k\u00fcrzester Zeit erzeugen.\u201c F\u00fcr ihre Studien haben die Forscher insgesamt etwa drei Jahre Arbeit investiert.<\/p>\n<p>Die Wissenschaftler w\u00e4hlten als Ausgangspflanze f\u00fcr ihr Pionierprojekt die wilde Tomatenart Solanum pimpinellifolium aus S\u00fcdamerika, den Vorfahren heutiger Kulturtomaten. Die Wildpflanze hat nur erbsengro\u00dfe Fr\u00fcchte und liefert einen geringen Ertrag \u2013 zwei Eigenschaften, die sie als Kulturpflanze ungeeignet machen. Auf der anderen Seite sind die Fr\u00fcchte aromatischer als moderne Tomaten, die durch die Z\u00fcchtung an Geschmack verloren haben. Au\u00dferdem enthalten die Wildfr\u00fcchte mehr Lycopin. Dieser sogenannte Radikalf\u00e4nger, fachsprachlich Antioxidans, gilt als gesund und ist vor diesem Hintergrund ein erw\u00fcnschter Inhaltsstoff.<\/p>\n<p>Die Wissenschaftler ver\u00e4nderten die Wildpflanze mithilfe von \u201eMultiplex-CRISPR-Cas9\u201c so, dass die Tochterpflanzen kleine genetische Ver\u00e4nderungen an sechs Genen trugen. Diese entscheidenden Gene wurden durch die Forschung in den vergangenen Jahren erkannt und gelten als genetische Schl\u00fcssel f\u00fcr Merkmale der domestizierten Tomate. Konkret erzeugten die Wissenschaftler folgende Ver\u00e4nderungen gegen\u00fcber der Wildtomate: Die Fr\u00fcchte sind dreimal so gro\u00df wie die der Wildpflanze, was der Gr\u00f6\u00dfe einer Cocktailtomate entspricht. Die Zahl der Fr\u00fcchte ist verzehnfacht, und ihre Form ist ovaler als bei der runden Wildfrucht. Diese Eigenschaft ist beliebt, weil die ovalen Fr\u00fcchte bei Regen weniger schnell aufplatzen als ihre runden Verwandten. Die Pflanzen haben zudem einen kompakteren Wuchs.<\/p>\n<p>Eine weitere wichtige neue Eigenschaft: Der Gehalt an Lycopin bei der neu gez\u00fcchteten Tomate ist mehr als doppelt so hoch wie bei der wilden Ausgangsart und sogar mehr als f\u00fcnfmal so hoch wie bei konventionellen Cocktailtomaten. \u201eDas ist eine ganz entscheidende Neuerung, die man mit den konventionellen Kulturtomaten durch Zucht nicht erzielen kann. Lycopin kann helfen, Krebserkrankungen und Herz-Kreislauferkrankungen vorzubeugen. Die von uns geschaffene Tomate hat also unter gesundheitlichen Aspekten wahrscheinlich einen Mehrwert gegen\u00fcber konventionellen Zuchttomaten und anderen Gem\u00fcsen, die Lycopin nur in sehr begrenzten Mengen enthalten\u201c, betont J\u00f6rg Kudla. Z\u00fcchter h\u00e4tten sich bislang vergeblich bem\u00fcht, den Gehalt an Lycopin bei der Kulturtomate wieder zu erh\u00f6hen. In den F\u00e4llen, in denen es gelang, sei es auf Kosten des Gehalts an Beta-Carotin gegangen, welches ebenfalls eine zellsch\u00fctzende Wirkung habe und und daher ein wertvoller Inhaltsstoff sei.<\/p>\n<p>J\u00f6rg Kudla fasst das Dilemma der modernen Z\u00fcchtung zusammen: \u201eDurch die Zucht sind unsere heutigen Nutzpflanzen entstanden \u2013 mit all ihren Vor- und Nachteilen. Viele Eigenschaften wie die Widerstandsf\u00e4higkeit sind verloren gegangen und k\u00f6nnten nur durch eine jahrzehntelange, m\u00fchselige R\u00fcckkreuzung mit der Wildpflanze wiedergewonnen werden \u2013 wenn \u00fcberhaupt. Denn Eigenschaften, die durch das Zusammenspiel zahlreicher Gene bestimmt werden, kann man durch klassische Zucht nicht wiederherstellen. Die Domestikation gleicht in vielen Punkten einer Einbahnstra\u00dfe. Mit moderner Genom-Editierung k\u00f6nnen wir die Vorteile der Wildpflanze nutzen und dieses Zuchtproblem l\u00f6sen. Kurz gesagt: Die molekulare \u201aDe-novo-Domestikation\u2018 birgt ein enormes Potenzial \u2013 auch, um neue w\u00fcnschenswerte Eigenschaften zu erzeugen.\u201c Au\u00dferdem werde es jetzt m\u00f6glich, Pflanzen die beispielsweise sehr gesund sind, aber bisher nicht oder nur sehr begrenzt durch den Menschen genutzt werden, durch gezielte Vergr\u00f6\u00dferung ihrer Fr\u00fcchte oder Verbesserung anderer Domestikationsmerkmale in v\u00f6llig neue Nutzpflanzen zu verwandeln.<\/p>\n<p>Zur Methode: Die Wissenschaftler nutzten das CRISPR-Cas9-Verfahren, um Gene in der Tomatenpflanze Solanum pimpinellifolium durch sogenannte Funktionsverlust-Mutationen gezielt zu inaktivieren. Aus den auf diese Weise genetisch ver\u00e4nderten Pflanzen w\u00e4hlten sie nach dem Heranwachsen geeignete Mutterpflanzen aus. Deren Tochterpflanzen \u00fcberpr\u00fcften die Forscher auf ihre \u00e4u\u00dferlich sichtbaren Merkmale und analysierten ihre Eigenschaften.<\/p>\n<p>An der Studie beteiligt waren Wissenschaftler der Bundesuniversit\u00e4t von Vi\u00e7osa und der Universit\u00e4t von S\u00e3o Paulo (Brasilien), der Universit\u00e4t Minnesota (USA) sowie der Westf\u00e4lischen Wilhelms-Universit\u00e4t M\u00fcnster (Deutschland). Die Arbeiten wurden finanziell unterst\u00fctzt durch das Bundesministerium f\u00fcr Bildung und Forschung sowie auf brasilianischer Seite durch die F\u00f6rderagentur f\u00fcr Hochschulbildung CAPES, den Nationalen Forschungsrat CNPq sowie die Forschungsorganisation FAPESP.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Nutzpflanzen wie Weizen und Mais haben einen jahrtausendelangen Z\u00fcchtungsprozess durchlaufen. Dabei ver\u00e4nderte der Mensch die Eigenschaften der wilden Pflanzen nach und nach, um sie seinen Bed\u00fcrfnissen anzupassen. 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