CRISPR bei Pflanzen: Zum Beispiel Weizen

transGEN

10 Jan 201707:59

Summary

TLDRDie Krisper-Technik ist eine revolutionäre Methode im Genom-Editing, die es erlaubt, DNA präzise und kostengünstig zu verändern. Sie bietet Hoffnung für Pflanzenzüchter, die bisher ungelöste Probleme wie die dauerhafte Resistenz von Weizen gegen Mehltau angehen wollen. Die Technologie nutzt eine spezielle Software, um die Zielsequenz zu bestimmen, und setzt ein System aus RNA, Cas 9 und weiteren Bestandteilen ein, um Mutationen herbeizuführen. Durch die Deaktivierung des MLO-Gens in hexaploiden Weizenpflanzen kann eine Resistenz gegen Mehltau erzielt werden, was mit klassischen Verfahren nicht möglich ist. Die Krisper-Technik zeigt das Potenzial, Pflanzen zu verbessern und neue Wege in der Pflanzenzüchtung zu erschließen.

Takeaways

🧬 Die Krisper-Technik ist ein neues Genom-Editing-Verfahren, das präzise DNA-Veränderungen ermöglicht.
🌱 Die Technologie ist so kostengünstig und präzise, dass sie eine Revolution in der Pflanzenwissenschaft darstellt.
🔍 Es wurde bereits gezeigt, dass die Anwendung von Krisper-Technik zu hervorragenden Ergebnissen und Problemlösungen führt, die zuvor unvorstellbar waren.
🌾 Bisher war es Pflanzenzüchtern nicht gelungen, Weizen mit dauerhafter Mehltau-Resistenz zu züchten, aber mit Krisper könnte dies möglich werden.
🏫 An der Universität Gießen wird bereits an der Anwendung von Krisper-Technik für Weizenforschung gearbeitet.
🧬 Weizen ist hexaploid und besitzt drei verschiedene Genome, was seine Genomkomplexität erhöht.
🔬 Die genaue Kenntnis der Genomsequenz von Weizen ist Voraussetzung für präzise Veränderungen mit Krisper.
🛠️ Das Krisper-Werkzeug besteht aus einer Sonde (gRNA), einer molekularen Schere (Cas 9) und einem weiteren RNA-Teil, das diese Elemente verkoppelt.
🌱 Die Anwendung von Krisper in Weizen erfolgt durch die Einführung des Konstrukts in unreife Weizenembryonen, um die gewünschte Resistenz zu erzielen.
🚀 Die Krisper-Technik nutzt ähnliche Verfahren wie klassische Gentechnik, aber mit einem anderen Mechanismus im Zellinneren.
🛡️ Durch Krisper-Mutationen im Weizen-Genom kann eine Resistenz gegen Mehltau erzeugt werden, was bisher mit klassischen Züchtungsmethoden nicht möglich war.
🌧️ Mehltau ist eine Pilzkrankheit, die in der Landwirtschaft weit verbreitet ist und zu erheblichen Ertragsausfällen führen kann.
🛡️ Die MLO-Resistenz basiert auf einer Mutation des MLO-Gens, die eine Immunität gegen Mehltau gewährleistet.
🌾 Weizen muss alle drei MLO-Gene mutieren, um eine Resistenz zu erlangen, was mit Krisper-Technik möglich ist.
🌿 Nach der Einführung von Krisper in Weizenembryonen müssen die Pflänzchen zu Pflanzen herangezogen und auf Resistenz getestet werden.
🧐 Die erfolgreiche Anwendung von Krisper-Mutationen kann mit molekularbiologischen Methoden nachgewiesen werden.
🌾 Nach der Selbstbefruchtung der veränderten Pflanzen sollen die Nachkommen editiert sein, und die Krisper-Komponenten sollen vollständig entfernt werden können.

Q & A

Was ist das Hauptziel der Krisper-Technik in der Pflanzenwissenschaft?
-Das Hauptziel der Krisper-Technik ist es, präzise Veränderungen im DNA der Pflanzen vorzunehmen, um hervorragende Ergebnisse und Lösungen für Probleme zu erzielen, die zuvor ungelöst waren.
Wie wird die Krisper-Technik zur Erzielung von Mehltauresistenz in Weizen eingesetzt?
-Die Krisper-Technik wird eingesetzt, indem in den unreifen Weizenembryonen eine Mutation im Weizenom an einer genau definierten Stelle ausgelöst wird, um eine dauerhafte Resistenz gegen Mehltau zu erzeugen.
Was ist der Unterschied zwischen der Krisper-Technik und klassischer Gentechnik?
-Beim Einsatz der Krisper-Technik findet die molekulare Schere Cas9 den DNA-Strang und schneidet ihn an einer präzisen Stelle, was zu einem doppelstrangigen Bruch führt. Das zelluläre Reparatursystem versucht, den Bruch zu reparieren, was jedoch zu Fehlern im DNA-Code führt. Dies ist im Gegensatz zur klassischen Gentechnik, bei der Argobakterien verwendet werden, um fremde Gene in die Pflanzenzelle zu transportieren.
Welche Rolle spielt die MLO-Resistenz im Zusammenhang mit Mehltau?
-Die MLO-Resistenz basiert auf einer Mutation des MLO-Gens, die dazu führt, dass der Mehltau abgewehrt wird und die Pflanze gegen Mehltaubefall immun ist.
Wie viele MLO-Gene gibt es im Weizen und warum ist es wichtig, alle zu bearbeiten?
-Weizen hat drei MLO-Gene, die jeweils in den drei Genomen des hexaploiden Weizens vorliegen. Um eine dauerhafte Mehltauresistenz zu erzielen, muss jede Variante des MLO-Gens bearbeitet werden.
Was ist der Vorteil der Krisper-Technik im Vergleich zu klassischen Züchtungsverfahren?
-Der Vorteil der Krisper-Technik liegt in ihrer Präzision, um Mutationen an genau definierten Stellen im Genom zu setzen, im Gegensatz zu klassischen Züchtungsverfahren, die zu vielen unkontrollierten Mutationen führen.
Wie wird die Effektivität der Krisper-Mutationen im Weizen nachgewiesen?
-Die Effektivität der Krisper-Mutationen wird mit molekularbiologischen Methoden nachgewiesen, um zu überprüfen, ob die Mutationen an den entsprechenden Stellen im Genom ausgelöst wurden.
Was passiert, wenn die mit Krisper veränderten Weizenpflanzen mit Mehltau infiziert werden?
-Wenn die mit Krisper veränderten Weizenpflanzen mit Mehltau infiziert werden, kann man überprüfen, ob sie tatsächlich resistent sind, indem man auf die Entwicklung von Mehltausymptomen achtet.
Wie wird sichergestellt, dass die Krisper-Werkzeuge nicht in den Nachkommen der veränderten Pflanzen verbleiben?
-Durch die Anwendung der einfachen Regeln der Vererbung und die Selbstbefruchtung der veränderten Pflanzen können die Krisper-Werkzeuge vollständig entfernt werden, so dass die Nachkommen editiert sind, aber keine Krisper-Kasswerkzeuge enthalten.
Was bedeutet die Aussage, dass die Krisper-Technik 'eine Revolution' in der Pflanzenwissenschaft ist?
-Die Aussage bedeutet, dass die Krisper-Technik ein grundlegendes und bahnbrechendes Verfahren darstellt, das die Pflanzenwissenschaft und -züchtung erheblich vorantreiben und neue Wege zur Verbesserung von Pflanzen öffnen könnte.

Outlines

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🌱 Krisper-Technik in der Pflanzenzuchtrevolution

Die Krisper-Technik ist eine neue Methode des Genom-Editings, die es ermöglicht, sehr präzise Veränderungen im DNA-Molekül vorzunehmen. Diese Technik ist so genau und kosteneffizient, dass sie eine Revolution in der Pflanzenwissenschaft auslöst. Bisher unerreichbare Problemlösungen sind nun möglich, wie die Erreichung einer dauerhaften Resistenz von Weizen gegen Mehltau. An der Universität Gießen wird bereits an dieser Technologie geforscht. Die Krisper-Technologie besteht aus einer Art Sonde (geide RNA), einer molekularen Schere (Cas 9) und einem weiteren RNA-Stück, das beide Elemente verbindet. Mit einer speziellen Software kann die Zielsequenz am Bildschirm genau bestimmt werden. Das Ziel ist es, in einem spezifischen Bereich des Weizen-Genoms eine Mutation hervorzurufen, um die Resistenz gegen Mehltau zu erreichen. Weizen ist hexaploid und besitzt drei verschiedene Genome, was die Gentechnik kompliziert macht. Die Krisper-Technologie ermöglicht es, präzise Veränderungen durchzuführen, was bei klassischer Gentechnik nicht möglich ist.

05:02

🌾 Entwicklung von resistenten Weizensorten mit Krisper

Die Krisper-Technologie wird verwendet, um Weizensorten zu entwickeln, die resistent gegen Mehltau sind. Der Prozess beginnt mit der Vorbereitung unreifer Weizenembryonen für den Einsatz von Krisper. Nach der Einführung des Krisper-Werkzeugs in die Weizenszelle, passiert ein komplexer biologischer Prozess. Das zelluläre Reparatursystem versucht, den durch die Cas 9-Schere verursachten DNA-Strangbruch zu beheben, was zu Fehlern im DNA-Code führt und das betroffene Gen unlesbar macht. Dies führt zu einer Resistenz gegen Mehltau. Die Mehltauerkrankung wird durch einen Pilz, den Mehltau-Erreger, verursacht, der in der Landwirtschaft zu erheblichen Ertragsausfällen führen kann. In Deutschland gibt es eine breite Mehltauresistenz, die auf einer Mutation des MLO-Gens basiert. Durch Krisper-Technologie kann eine Resistenz in Weizen hergestellt werden, indem alle MLO-Gene gleichzeitig mutiert werden. Die Pflanzen, die durch Krisper verändert wurden, müssen zu kleinen Pflänzchen herangezogen und dann in die Erde übertragen werden. Durch molekularbiologische Methoden kann überprüft werden, ob die gewünschten Mutationen im Weizen-Genom stattgefunden haben. Die Krisper-Technologie ist ein neues Werkzeug in der Pflanzenzüchtung, das großes Potenzial zur Verbesserung von Pflanzen bietet.

Mindmap

Keywords

💡Krispy-Technik

Die Krisper-Technik, auch bekannt als CRISPR-Cas9, ist eine revolutionäre Methode der Gen-Editierung. Sie ermöglicht es Wissenschaftlern, DNA präzise zu schneiden und zu bearbeiten. Im Video wird sie als Werkzeug beschrieben, das in der Pflanzenwissenschaft für eine Aufbruchstimmung sorgt und zur Lösung bisher ungelöstester Probleme beitragen kann.

💡Genom-Editing

Genom-Editing bezieht sich auf die Veränderung des Genoms einer Zelle oder eines Organismus. Im Kontext des Videos ist es das Hauptthema, da es die Anwendung der Krisper-Technik zur präzisen Veränderung von DNA in Pflanzen beschreibt, um beispielsweise Resistenz gegen Mehltau zu erzielen.

💡DNA

DNA, Deoxyribonucleinsäure, ist die molekulare Substanz, die den Erbcode für Lebewesen enthält. Im Video wird DNA als Ziel für die Krisper-Technik genannt, um Veränderungen herbeizuführen, die zu einer verbesserten Pflanzenresistenz führen.

💡Mehltau

Mehltau ist eine Pflanzenkrankheit, verursacht durch den Mehltau-Pilz (Blumeria graminis). Im Video wird betont, dass Mehltau ein bedeutender Schaderreger ist, der zu erheblichen Ertragsausfällen führen kann, und dass die Krisper-Technik verwendet wird, um Weizen gegen diese Krankheit zu immunisieren.

💡Weizen

Weizen ist eine wichtige Nutzpflanze, die im Video als Beispiel für die Anwendung der Krisper-Technik dient. Es wird erwähnt, dass bisher keine dauerhafte Resistenz gegen Mehltau erreicht werden konnte, was durch die neue Technologie möglich sein könnte.

💡Hexaploid

Hexaploid bezeichnet Organismen mit sechs Kopien ihres Genoms. Im Video wird erwähnt, dass Weizen hexaploid ist, was bedeutet, dass er drei verschiedene Genome und damit drei MLO-Gene besitzt, die gleichzeitig verändert werden müssen, um Resistenz zu erzielen.

💡MLO-Gen

Das MLO-Gen ist für die Resistenz gegen Mehltau verantwortlich. Im Video wird erklärt, dass eine Mutation in diesem Gen die Immunität gegen Mehltau auslösen kann, und dass die Krisper-Technik verwendet werden kann, um alle drei MLO-Gene im Weizen gleichzeitig auszuschalten.

💡Genfähre

Genfähre ist ein Begriff, der in der Gentechnik verwendet wird und sich auf Mikroorganismen beziehen, die verwendet werden, um Gene in Pflanzenzellen zu übertragen. Im Video wird erwähnt, dass Agrobakterien als Transportmittel für das Krisper-System verwendet werden.

💡Mutation

Eine Mutation ist eine Veränderung in der DNA-Sequenz. Im Video wird erklärt, dass die Krisper-Technik dazu verwendet wird, Mutationen an genau definierten Stellen im Genom auszulösen, um die gewünschten Eigenschaften zu erzielen.

💡Pflanzenzuchtung

Pflanzenzuchtung ist der Prozess, bei dem Pflanzen gezüchtet werden, um bestimmte Eigenschaften zu verbessern. Im Video wird die Krisper-Technik als neues Werkzeug in der Pflanzenzuchtung beschrieben, das neue Wege zur Verbesserung von Pflanzen eröffnet.

💡Genome

Das Genom ist die gesamte Menge an genetischen Information, die ein Organismus besitzt. Im Video wird das Genom des Weizens als sehr komplex und größer als das des Menschen beschrieben, und das Verständnis der Genomsequenz ist Voraussetzung für präzise Veränderungen mit der Krisper-Technik.

Highlights

Die Krisper-Technik ist ein neues Genom-editing Verfahren, das es ermöglicht, DNA sehr präzise zu verändern.

Die Technik ist so präzise und kostengünstig, dass es eine Aufbruchstimmung in der Pflanzenwissenschaft auslöst.

Krisper-Technik kann zu hervorragenden Ergebnissen und Problemlösungen führen, die zuvor undenkbar waren.

Bisher war es Pflanzenzüchtern nicht gelungen, Weizen dauerhaft widerstandsfähig gegen Mehltau zu machen.

Mit Krispa könnte es gelingen, Weizenembryo für eine dauerhafte Resistenz gegen Mehltau zu präparieren.

Weizen ist hexaploid mit einem komplexen Genom, das größer ist als das des Menschen.

Das Wissen über die Genomsequenz der Weizen ist die Voraussetzung für präzise Veränderungen mit Krispa.

Das Krispa-Werkzeug besteht aus einer Sonde, einer molekularen Schere (Cas9) und einem RNA-Teil, das beide verkoppelt.

Mit einer speziellen Software kann die Zielsequenz im Genom genau bestimmt werden.

Krispa wird in Weizenzellen eingebracht, ähnlich wie in der klassischen Gentechnik, aber mit einem anderen Endziel.

Der Einsatz von Argobakterien ermöglicht das Einbringen des Krispa-Systems in die Pflanzenzelle.

Mehltaubefall ist eine weit verbreitete Schadplage in der Landwirtschaft, die zu erheblichen Ertragsausfällen führen kann.

Die MLO-Resistenz basiert auf einer Mutation des MLO-Gens, die die Pflanze immun gegen Mehltau macht.

Weizen besitzt drei MLO-Gene, die gleichzeitig mutiert werden müssten, um eine Resistenz zu erzeugen.

Krispa erlaubt es, alle MLO-Gene gleichzeitig auszuschalten, was mit klassischen Züchtungsverfahren nicht möglich ist.

Nach der Einführung des Krispa-Konstrukts in Weizenembryo müssen diese zu kleinen Pflänzchen herangezogen werden.

Molekularbiologische Methoden können nachweisen, ob die Krispa-Mutationen im Weizen-Genom an den entsprechenden Stellen ausgelöst wurden.

Infizierte Pflanzen zeigen, ob sie tatsächlich gegen Mehltau resistent sind, indem man auf Symptome achtet.

Das Krispa-Werkzeug, das in die Pflanzen eingeführt wurde, soll nach der Verwendung vollständig entfernt werden.

Krispa ist ein neues Werkzeug in der Pflanzenzüchtung mit großem Potenzial für die Verbesserung von Pflanzen.