Biologie by Walter Kleesattel

Autor:Walter Kleesattel
Die sprache: deu
Format: epub
Herausgeber: Cornelsen Scriptor
veröffentlicht: 2015-03-26T16:00:00+00:00

5.5 Angewandte Genetik

Maßnahmen, die dazu dienen, Eigenschaften von Kulturpflanzen und Nutztieren zu erhalten oder zu verbessern (z. B. Ertragssteigerung, Qualitätsverbesserung, Erhöhung der Widerstandsfähigkeit), nennt man Züchtung. Mithilfe der Gentechnik ist eine zielgerichtete, zuvor definierte Erbgutänderung möglich. Gewünschte Gene werden durch Vektoren (➚ S. 161) in das Erbgut einer ausgewählten Art eingeschleust, wobei der Gentransfer nicht an Artgrenzen gebunden ist. Bei konventionellen Züchtungsmethoden hingegen wird das Erbgut vergleichsweise ungerichtet innerhalb der Artgrenzen verändert.

Klassische Züchtungsmethoden

Auslesezüchtung. Individuen mit den gewünschten Merkmalen werden ausgewählt und zur Fortpflanzung gebracht. Bei vegetativer Vermehrung ist die Individualauslese rasch erfolgreich, da die Individuen hier Klone bilden, also genetisch gleich sind.

Kombinationszüchtung. Hierbei werden gewünschte Merkmale im Sinne der MENDELschen Regeln gezielt kombiniert. Häufig erzielt man die erwünschte reinerbige Merkmalskombination durch Inzucht über mehrere Generationen. Beispiel: Kombination von Winterhärte und Ertragssteigerung beim Panzerweizen.

Hybrid- oder Heterosiszüchtung. Sie beruht darauf, dass bei der Kreuzung zweier nahezu homozygoter Inzuchtlinien die F1-Generation (F1-Hybriden) eine auffallende Mehrleistung erbringt (Heterosiseffekt). Beispiele: Mais- und Schweinehybridzucht.

Moderne Verfahren der Züchtung

Mutationszüchtung. Mutationen werden durch mutagene Substanzen oder Röntgenstrahlen experimentell ausgelöst. Unter den zahlreichen Mutanten gibt es auch wenige, die gewünschte Merkmalsänderungen zeigen und deshalb weitergezüchtet werden. Beispiel: Mais mit hohem Anteil an essenziellen Aminosäuren.

Zell- und Gewebekulturen. Aus einzelnen Zellen oder Geweben lassen sich bei manchen Arten vollständige Pflanzen oder Tiere heranziehen. Beispiele: Kultur von Staubbeuteln (Antheren) bei Tabakpflanzen, Klonung embryonaler Zellen und Embryotransfer bei Hochleistungsrindern.

Methoden der Gentechnik

Unter Gentechnik versteht man die gezielte Übertragung von Genen in das Genom einer Zelle oder eines Organismus. Beispiele für gentechnisch veränderte (transgene) Lebewesen mit artfremden Genen sind Coli-Bakterien mit menschlichem Insulin-Gen, Karpfen mit Forellen-Wachstumsgenen und herbizidresistente Baumwolle.

Werkzeuge der Gentechnik sind:

■ Restriktionsenzyme (Schneideenzyme), die die DNA an festgelegten Stellen aufspalten und in Spaltstücke zerlegen,

■ Ligasen (Verknüpfungsenzyme), die die fremde DNA an den „klebrigen Enden“ (sticky ends) der Wirts-DNA einbauen,

■ Vektoren, das sind Transportsysteme, die die fremde DNA in die Zelle einschleusen (z. B. Viren oder Bakterien-Plasmide).

Chancen und Risiken der Gentechnik werden kontrovers diskutiert. Nutzpflanzen und -tiere können gentechnisch optimiert werden. Mithilfe der Gentechnik lassen sich Erbkrankheiten verlässlich feststellen, vorhersagen und behandeln sowie neuartige Arzneimittel herstellen. In Zukunft werden auch einzelne Gene des Menschen gezielt verändert werden können.

Risiken können z. B. entstehen, wenn gentechnisch veränderte Mikroorganismen unkontrolliert freigesetzt und ihre neuen Gene auf andere Organismen übertragen werden oder wenn das Wissen über die Erbinformation eines Menschen missbraucht wird. Bei der Risikoabschätzung sind die Naturwissenschaftler gefragt, die Diskussion der ethischen Normen und der gesetzlichen Grundlagen ist eine gesellschaftliche Aufgabe.

Methoden des Gentransfers

Die Gentechnik kennt verschiedene Methoden, um Fremdgene in Zellen einzuschleusen. Die Grafik zeigt das Prinzip des Gentransfers: Auf die dargestellte Weise überträgt man z. B. Insulin produzierende Gene in Plasmide von Coli-Bakterien.

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