CRISPR bei Pflanzen: Zum Beispiel Weizen

Summary

Die 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.