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Seit der Entwicklung der Landwirtschaft passt der Mensch Nutzpflanzen gezielt seinen Bedürfnissen an. Die klassische Form der Zucht erfordert allerdings viel Zeit und Aufwand: Natürlich vorkommende Mutationen in bestimmten Erbanlagen müssen über viele Generationen hinweg durch Selektion und Kreuzungen in neuen Sorten etabliert werden. Bereits seit einiger Zeit wird versucht, diesen Prozess durch moderne gentechnische Methoden zu beschleunigen. Unter anderem könnten dadurch Pflanzensorten entstehen, die für die klimafreundliche Energiegewinnung und als Rohstofflieferanten für die Industrie optimiert sind. Die grüne Gentechnik hat in den letzten Jahren vor allem durch die Entdeckung der Genschere CRISPR/Cas enormen Auftrieb erhalten: Das Verfahren erlaubt es, gezielt Gene in Pflanzen zu verändern oder auszuschalten, um ihnen bestimmte Merkmale zu geben.
Wie wird man das Werkzeug los?
„Die Komponenten der Genschere CRISPR/Cas werden dazu selbst als DNA-Sequenz in die pflanzliche DNA im Zellkern eingeführt“, erklärt Seniorautor Friedrich Kragler vom Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie in Potsdam. Doch das Verfahren hat bisher einen Haken: Die für die präzisen Schnitte ins Genom eingeführte CRISPR/Cas Fremd-DNA muss durch aufwändiges Rückkreuzen wieder aus den entstandenen Pflanzen beseitigt werden. Denn sonst bleiben sie transgen und auch ihre genetische Stabilität kann beeinträchtigt werden. Nun präsentieren Kragler und sein Team eine clevere Methode, durch die sich bereits in der ersten Generation Samen für optimierte Pflanzen produzieren lassen, die keinerlei fremde DNA mehr aufweisen.
Das Verfahren beruht auf der Kombination der CRISPR/Cas-Technologie mit dem uralten Verfahren des Pfropfens, das etwa zur Veredelung von Obstbäumen, Reben oder Rosen eingesetzt wird. Dabei wird ein Spross einer Pflanze mit speziellen Merkmalen auf einen Wurzelstock mit anderen gewünschten Eigenschaften transplantiert. Bei ihrem neuen Verfahren schnitten die Wissenschaftler nun den Stängel einer Pflanze, deren Zellkerne DNA der Genschere enthalten, über dem Wurzelstock ab und pfropften dann den Spross einer genetisch unveränderten Empfängerpflanze darauf. Die Forscher haben die DNA-Sequenz der Genschere dafür so angepasst, dass eine Boten-RNA gebildet wird, die aus dem Wurzelstock in die genetisch nicht veränderten, oberirdischen Teile verschickt werden kann.
