Die ideale Kulturpflanze ist schmackhaft und ertragreich sowie resistent gegen Krankheiten und Schädlinge. Liegen die entsprechenden Gene jedoch weit auseinander auf dem Chromosom, können einige dieser positiven Eigenschaften bei der Selektion verloren gehen. Um sicherzustellen, dass alle positiven Merkmale gemeinsam übertragen werden, haben Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) mithilfe der CRISPR/Cas-Molekularschere die neunzehnten Chromosomen von Arabidopsis invertiert und genetisch deaktiviert, berichteten sie Phys.org-Portal. Die in diesem Teil des Chromosoms kodierten Merkmale werden für den genetischen Austausch „unsichtbar“ und können somit unverändert weitergegeben werden.
Gezieltes Bearbeiten, Einfügen oder Unterdrücken Gene in Pflanzen ist mit der Molekularschere CRISPR/Cas möglich. Diese Methode kann verwendet werden, um die Pflanzenresistenz gegen Schädlinge, Krankheiten oder zu erhöhen Umwelteinflüsse Umwelt.
„In den letzten Jahren konnten wir mit CRISPR/Cas erstmals nicht nur Gene editieren, sondern auch die Struktur von Chromosomen verändern“, sagt Prof. Holger Puchta, der sich mit seinem Team mit der Genschere beschäftigt am China Botanical Institute seit 30 Jahren.
Jetzt konnten Forscher vorbeugen genetischer Austausch, die normalerweise Teil des erblichen Prozesses ist, aber die Beziehungen zwischen Merkmalen stören kann. Um Pflanzenmerkmale gemeinsam weitergeben zu können, mussten die Gene für diese Merkmale bisher auf demselben Chromosom dicht beieinander liegen. Wenn solche Gene weiter voneinander entfernt sind, trennen sie sich normalerweise während der Vererbung, sodass ein nützliches Merkmal im Selektionsprozess verloren gehen kann.
Wissenschaftler folgten bei ihrer Forschung dem Vorbild der Natur. „Inversionen – eine Art genetische Unsichtbarkeit – kommen in kleinerem Maßstab auch häufig bei Wild- und Kulturpflanzen vor. Wir haben Lehren aus der Natur gezogen, unser Wissen angewendet und erweitert Natürlicher Prozess“, sagt Puchta.
In Zusammenarbeit mit Prof. Andreas Huben vom Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung. Leibniz (IPK) Puchta und sein Team vertauschten neun Zehntel der Chromosomen in einem Modellorganismus, Arabidopsis thaliana. Nur an den Enden der Chromosomen behielten die Gene ihre ursprüngliche Sequenz. „Mit diesen Fragmenten kann das Chromosom wie andere Chromosomen an die nächste Generation weitergegeben werden und geht nicht vollständig verloren“, sagt Puchta.
Für den effektiven Anbau landwirtschaftlicher Nutzpflanzen ist es wichtig, möglichst viele günstige Eigenschaften in einer Pflanze zu vereinen. „Natürlich möchten Pflanzenzüchter, dass ihre Produkte lecker sind, möglichst viele Vitamine enthalten und außerdem krankheitsresistent sind. Mit unserer Methode können wir das künftig vereinfachen“, sagt Puchta.