Forscher der Cranfield University arbeiten an einem neuen Projekt zur Beschleunigung der Gentechnik bei Pflanzen, um Innovationen voranzutreiben, die den Anbau von Nutzpflanzen weltweit verbessern sollen.
Mit Schwerpunkt auf der Tomatenpflanze werden im Rahmen des Projekts Protokolle zur Pollen- und Direktsaat-Transformation entwickelt, die den Engpass bei der Arbeit mit Gewebekulturen umgehen, teilt die Universität mit.
Aktuelle Methoden zur gentechnischen Veränderung von Tomaten und anderen Nutzpflanzen basieren auf Gewebekulturen, was zeitaufwendig ist und Fachkenntnisse für die Arbeit unter sterilen Bedingungen erfordert. Allerdings fehlen für viele Nutzpflanzen standardisierte Protokolle, und einige Arten sind nachweislich resistent gegen Regeneration.
Das Projekt ziele darauf ab, den gentechnischen Prozess von der Gewebekultur-Regeneration wegzuführen, indem Tomatensamen und Pollen direkt transformiert werden. Mithilfe magnetischer Nanopartikel zur Einführung von DNA-Modifikationen in Pollen sowie verschiedener Behandlungen zur Steigerung der Stoffwechselaktivität von Samen und zur Verbesserung ihrer Eignung für genetische Modifikationen will das Projektteam eine schnellere und effizientere Methode zur gentechnischen Veränderung von Pflanzen entwickeln.
Die Forscher werden zwei „Reportergene” verwenden, um den Erfolg der Methoden zur Transformation von Samen und Pollen zu verfolgen. Diese Gene haben keine Funktion für das Wachstum der Tomaten, aber die Wissenschaftler können leicht nachverfolgen, ob sie in das Tomatengenom übertragen wurden, und so die Wirksamkeit der Methode nachweisen.
Sobald sich die Methode bewährt hat, könnte sie dazu verwendet werden, Erträge zu steigern, Pflanzen widerstandsfähiger gegen biotischen und abiotischen Stress zu machen und ihre Krankheitsresistenz zu verbessern. Sie eröffne die Möglichkeit, mehrere Veränderungen in einem einzigen Prozess vorzunehmen. Es bestehe auch die Möglichkeit, die Methode bei anderen Pflanzen anzuwenden, die sich durch Gewebekultur nur schwer regenerieren lassen, wie bspw. Hülsenfrüchte, und sie könnte die Züchtung mehrjähriger Arten, einschließlich Bäumen, beschleunigen. Die neuen Methoden könnten auch dazu verwendet werden, Pflanzen so zu verändern, dass sie hochwertige Verbindungen oder Biomaterialien produzieren, was Möglichkeiten für die biopharmazeutische Industrie eröffnet.
Das Projekt wird mit fast 500.000 GBP aus dem Programm „Programmable Plants“ der Advanced Research + Invention Agency (ARIA) finanziert, das sich darauf konzentriert, wie Pflanzen zur Lösung von Herausforderungen wie Ernährungsunsicherheit, Klimawandel und Umweltzerstörung beitragen können. Es baut auf dem Fachwissen und den Einrichtungen von Cranfield im Centre for Soil, Agrifood and Biosciences auf.
Dr. Sofia Kourmpetli, Dozentin für Pflanzenwissenschaften, ist die ARIA-F&E-Entwicklerin, die dieses Projekt leitet, und sagte: „Dieses spannende Projekt hat das Potenzial, langjährige Barrieren in der Pflanzenzüchtung zu überwinden. Wir wollen eine Zukunft schaffen, in der fortschrittliche genetische Werkzeuge skalierbar, effizient und weitreichend zugänglich sind und Forschern und Züchtern die Möglichkeit geben, Nutzpflanzen weltweit zu verbessern. Letztendlich wird dies zu einer besseren Ernährungssicherheit und Nachhaltigkeit führen.”
