Genschere mit Pfropf-Verfahren kombiniert

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.

Gentechnischer Veredelungsansatz

Diese mRNA kann dann auch in den Blüten der Pflanze als Bauplan für die Genscheren dienen. Dort können sie somit auch die gewünschten Veränderungen in den Pflanzenzellen hervorrufen, aus denen sich die Samen bilden. Ein Teil von ihnen trägt dadurch bereits in der nächsten Generation die gewünschten Genschnitte, konnte das Team im Fall der Modellpflanze Arabidopsis thaliana zeigen. Die Samen sowie die aus ihnen entstehenden Pflanzen sind aber frei von jeglicher Fremd-DNA und lassen sich von Varianten mit natürlicherweise entstanden Genmutationen nicht unterscheiden, erklären die Wissenschaftler.

Wie sie erklären, zeichnet sich damit nun erhebliches Potenzial für die Entwicklung genetisch optimierter Pflanzensorten ab. Denn viele Kulturpflanzen können bisher nur schwer oder gar nicht gekreuzt werden, oder haben sehr lange Generationszeiten – wie etwa Baumarten. Wenn man bei diesen Pflanzen die Fremd-DNA durch Kreuzungen wieder herausbekommen wollte, würde dies viele Jahre dauern. Kragler sieht außerdem in einem weiteren Aspekt vielversprechendes Potenzial: „Bisher sind gezielte gentechnische Methoden nur für wenige, sehr gut erforschte Pflanzen etabliert. Da aber das Veredeln durch Pfropfung häufig auch zwischen vielen gar nicht so nah verwandten Arten funktioniert und man die Wurzelstöcke leicht vermehren kann, ist es denkbar, dass ein Wurzelstock gleich mehrfach benutzt werden kann, um gezielt Pflanzen verschiedener Arten oder Zuchtsorten mit erwünschten neuen Eigenschaften zu versehen.“ Mit der Kombination aus der klassischen Methode mit der modernen Technik der Molekularbiologie könnten also zukünftig schnell und kostengünstig neue Sorten gezüchtet werden, sind die Wissenschaftler überzeugt.

Quelle: Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie, Fachartikel: Nature Biotechnology, doi: 10.1038/s41587-022-01585-8