Gentechnisch veränderte Nutzpflanzen: Tierische Unterstützung
So manches Kraut hilft uns gegen Viren und Erkältung. Doch wie wappnet sich Grün und Co selbst? Um Tomaten besser gegen tödliche Erreger und Frost zu schützen, bekommen sie nun Hilfe aus dem Tierreich.
© Richard Zinken (Ausschnitt)
Vielleicht könnte man das Gurkenmosaikvirus (GMV) als eine Art Pflanzenschnupfen bezeichnen – nur mit deutlich ernsthafteren Folgen. Immerhin gibt es kein anderes Virus, das so viele Pflanzenarten befällt: Über 1200 Spezies sind anfällig dafür. Dabei schleppt der Erreger häufig noch molekulare Parasiten mit sich, so genannte Satelliten-RNAs. Sie können sich nicht eigenständig vermehren und nutzen daher die Vervielfältigungsmaschinerie ihres viralen Wirtes mit. Damit ihnen diese Huckepack-Verbreitung erhalten bleibt, schwächen manche von ihnen die Symptome der Infektion ab. Auch bei Tomaten – und trotzdem bekommt denen der Kontakt mit GMV und ihren Mitbringseln schlecht. Denn hier sorgen die molekularen Begleiter gleichzeitig für Nekrosen in allen Pflanzenteilen und raffen epidemieartig ganze Felder dahin. Der wirtschaftliche Schaden ist enorm, und eine natürliche Resistenz oder Toleranz scheint es nicht zu geben. Genug Gründe also, nach wirksamen Schutzvorkehrungen zu suchen.
Da sich in den betroffenen Zellen der kranken Tomaten eindeutige Hinweise auf den programmierten Zelltod finden, versuchten Ping Xu von der Noble Foundation und ihre Kollegen, genau diesen Prozess zu verhindern. Allerdings ist bei Pflanzen über diesen Prozess weitaus weniger bekannt als bei anderen Organismen. So kennen Wissenschaftler beispielsweise bei Tieren bereits zahlreiche Regelkreise und Steuerelemente. Warum sich also nicht hier die nötige Hilfe holen? Schließlich lassen sich Pflanzen auch problemlos Gene von Bakterien einschleusen, die ihnen nun auch nicht näher stehen. Gesagt, getan: Die Wissenschaftler koppelten die Bauanleitungen für verschiedene Regulatoren der Apoptose aus tierischen Organismen an ein Bakterium als Transportvehikel und brachten die Erbanlagen so in ihre jungen Tomaten. Dann warteten sie zunächst ab.
In der ersten Generation war den Tomaten nicht anzusehen, dass sie neue Eigenheiten besaßen. In den nächsten beiden allerdings schon: Die Pflanzen wuchsen weniger schnell, erschienen dadurch regelrecht gestaucht, und auch die Blüten sowie die Samen- und Fruchtausbeute hatten offenbar etwas unter der Behandlung gelitten. Dafür konnte ihnen das Gurkenmosaikvirus kaum noch etwas anhaben: Während ihre nicht behandelten Artgenossen dahin siechten und schließlich starben, zeigten die Pflanzen mit tierischer Unterstützung zwar manchen Schwächeanfall, den sie jedoch insgesamt gut überstanden. Und ganz nebenbei machten ihnen nun auch kurze Kühlschrankaufenthalte weniger aus als ihren Kontrollgenossen – durchaus unter Pflanzenzüchtern ein begehrter Fortschritt bei den frostempfindlichen ehemaligen Tropenbewohner. Auch hier sorgte der programmierte Zelltod sonst für fallendes Laub und mickrige Ernte, wenn nicht gar endgültiges Welken.
Als die Wissenschaftler sich die Blätterinhalte noch einmal genauer ansahen, fanden sie neben den Zelltod-Stoppern immer noch große Mengen genetischen Materials der Viren und ihrer Begleiter. Offenbar schützt das Einschleusen der tierischen Gene also nicht vor der Infektion, sondern macht die Pflanzen nur toleranter. Es hilft ihnen aber nicht gegen das Gurkenmosaikvirus selbst: Als die Forscher die Pflanzen mit dem Erreger ohne seine Parasiten konfrontierten, begannen auch einige der transgenen Tomaten zu kränkeln – je nachdem, welchen tierischen Helfer sie intus hatten.
Die Ergebnisse sind aus evolutionärer Sicht interessant, denn sie zeigen, dass mindestens einige Beteiligte rund um den programmierten Zelltod sehr, sehr alt sind und konserviert wurden – was allerdings durchaus zu erwarten war. Und vielleicht bieten sie Pflanzenzüchtern, natürlich erst nach entsprechenden Sicherheitsprüfungen, einen neuen Ansatz gegen das Gurkenmosaikvirus in Tomaten. Damit der tödliche Schnupfen auf den Feldern in Zukunft nur noch ein mehr oder weniger heftiges Niesen verursacht.
Da sich in den betroffenen Zellen der kranken Tomaten eindeutige Hinweise auf den programmierten Zelltod finden, versuchten Ping Xu von der Noble Foundation und ihre Kollegen, genau diesen Prozess zu verhindern. Allerdings ist bei Pflanzen über diesen Prozess weitaus weniger bekannt als bei anderen Organismen. So kennen Wissenschaftler beispielsweise bei Tieren bereits zahlreiche Regelkreise und Steuerelemente. Warum sich also nicht hier die nötige Hilfe holen? Schließlich lassen sich Pflanzen auch problemlos Gene von Bakterien einschleusen, die ihnen nun auch nicht näher stehen. Gesagt, getan: Die Wissenschaftler koppelten die Bauanleitungen für verschiedene Regulatoren der Apoptose aus tierischen Organismen an ein Bakterium als Transportvehikel und brachten die Erbanlagen so in ihre jungen Tomaten. Dann warteten sie zunächst ab.
In der ersten Generation war den Tomaten nicht anzusehen, dass sie neue Eigenheiten besaßen. In den nächsten beiden allerdings schon: Die Pflanzen wuchsen weniger schnell, erschienen dadurch regelrecht gestaucht, und auch die Blüten sowie die Samen- und Fruchtausbeute hatten offenbar etwas unter der Behandlung gelitten. Dafür konnte ihnen das Gurkenmosaikvirus kaum noch etwas anhaben: Während ihre nicht behandelten Artgenossen dahin siechten und schließlich starben, zeigten die Pflanzen mit tierischer Unterstützung zwar manchen Schwächeanfall, den sie jedoch insgesamt gut überstanden. Und ganz nebenbei machten ihnen nun auch kurze Kühlschrankaufenthalte weniger aus als ihren Kontrollgenossen – durchaus unter Pflanzenzüchtern ein begehrter Fortschritt bei den frostempfindlichen ehemaligen Tropenbewohner. Auch hier sorgte der programmierte Zelltod sonst für fallendes Laub und mickrige Ernte, wenn nicht gar endgültiges Welken.
Als die Wissenschaftler sich die Blätterinhalte noch einmal genauer ansahen, fanden sie neben den Zelltod-Stoppern immer noch große Mengen genetischen Materials der Viren und ihrer Begleiter. Offenbar schützt das Einschleusen der tierischen Gene also nicht vor der Infektion, sondern macht die Pflanzen nur toleranter. Es hilft ihnen aber nicht gegen das Gurkenmosaikvirus selbst: Als die Forscher die Pflanzen mit dem Erreger ohne seine Parasiten konfrontierten, begannen auch einige der transgenen Tomaten zu kränkeln – je nachdem, welchen tierischen Helfer sie intus hatten.
Die Ergebnisse sind aus evolutionärer Sicht interessant, denn sie zeigen, dass mindestens einige Beteiligte rund um den programmierten Zelltod sehr, sehr alt sind und konserviert wurden – was allerdings durchaus zu erwarten war. Und vielleicht bieten sie Pflanzenzüchtern, natürlich erst nach entsprechenden Sicherheitsprüfungen, einen neuen Ansatz gegen das Gurkenmosaikvirus in Tomaten. Damit der tödliche Schnupfen auf den Feldern in Zukunft nur noch ein mehr oder weniger heftiges Niesen verursacht.
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