Resistenzen

Antibiotikaresistenzen

Antibiotikaresistenzen werden als Selektionsmarker bei Transformationen eingesetzt. Um zu überprüfen, ob eine erfolgreiche Transformation stattgefunden hat, werden Pflanzen auf Nährmedien gezogen, die mit Antibiotika versetzt wurden. Die nicht transformierten Pflanzen sterben ab, die transformierten überleben aufgrund der übertragenen Antibiotikaresistenz. Allerdings birgt dieses System auch gewisse Gefahren. Mikroorganismen besitzen von Natur aus die Möglichkeit Gene auszutauschen. Antibiotikaresistenzen könnten auf diesem Weg ebenfalls übertragen und neue resistente Mikroorganismen erzeugt werden.Eine Studie von 1997 zeigte allerdings, dass die Wahrscheinlichkeit einer Aufnahme der in Pflanzen transformierten Gene durch Mikroorganismen extrem gering ist. NIELSEN et al. (NIELSEN et al. 1997) transformierten Kartoffel- und Zuckerrübenpflanzen mit dem Resistenzgen für das Antibiotikum Kanamycin. Die gentechnisch modifizierten Pflanzen wurden zerrieben und das Bodenbakterium Acinetobacter calcoaceticus BD413 mit dem Pflanzenbrei vermischt. Zusätzlich wurde die DNA der Pflanzen isoliert und mit dem Bodenbakterium in Kontakt gebracht.

Nach 4 Wochen wurde untersucht, inwieweit eine Aufnahme des Resistenzgenes in das Bodenbakterium stattgefunden hatte. Trotz optimaler Laborbedingungen wurden keine transformierten Bakterien gefunden. Dies weist darauf hin, dass unter natürlichen Bedingungen der ‚horizontale Gentransfer’ (hier: Übertragung von DNA zwischen transformierter Pflanze und Mikroorganismus) nur ein Ereignis von äußerst geringer Wahrscheinlichkeit ist. Dennoch ist eine gründliche und vorausschauende Risikobegleitforschung unbedingt nötig.

Unabhängig von diesen Untersuchungen wird die Verwendung von alternativen Markern getestet. So finden mittlerweile Marker ihren Einsatz, die eine Umsetzung von chemischen Stoffgruppen bewirken, wie beispielsweise das ‚Grüne fluoreszierende Protein’ (GFP). Ein anderer Ansatz wäre die Übertragung von DNA-Abschnitten, die verantwortlich sind für die Bildung von speziellen Enzymen. DANIELL et al. (2001) stellten die Verwendung des Gens für das Enzym Betain Aldehyd Dehydrogenase (BADH) als Marker (aus Spinat) vor. Das Selektionsprinzip entspricht dem für Antibiotikaresistenz: dem Nährmedium wird hier Betain-Aldehyd zugesetzt. Betain-Aldehyd ist toxisch für Pflanzen. Transformierte Pflanzen, die das Gen für BADH besaßen, konnten Betain-Aldehyd zu dem nicht toxischen Glycin-Betain umsetzen, die nicht transformierten starben ab. 

Dementsprechend nutzten WRIGHT et al. (2001) das Gen manA für das Enzym Phosphomannose Isomerase (pmi) aus E. coli mit einem Pflanzenpromotor zur Selektion der transformierten Pflanzen. Phosphomannose Isomerase bewirkt eine Umsetzung von Mannose-6-phosphat, einem für die Pflanze nicht verwertbaren Zucker, zu Fructose-6-phosphat, einem für die Pflanze verwertbaren Zucker. Transformierte Pflanzen konnten Mannose als Kohlenstoffquelle zu ihrer Ernährung verwenden, während nicht transformierte Pflanzen abstarben. Ein anderer Ansatz ist das nachträgliche Entfernen der Marker über verschiedene Mechanismen. Ein Beispiel für eine auf diese Weise transformierte Pflanze wäre der “Golden Rice”.

Schädlingsresistenzen

Insekten weisen innerhalb eines gewissen Zeitraumes Resistenzen gegenüber Insektiziden auf. Daher besteht auch die Möglichkeit, dass sie Resistenzen gegen Genprodukte der eingebrachten DNA-Abschnitte entwickeln. Die Wissenschaft sieht diese Problematik und versucht entsprechende Gegenmaßnahmen zu entwickeln. Ein Ansatz ist das Schaffen von Refugien von nicht transgenen Kulturpflanzen. Das bedeutet, der Landwirt ist verpflichtet bei einer Anpflanzung von transgenen Kulturpflanzen, einen bestimmten Anteil der Flächen mit der entsprechenden nicht transgenen Kulturpflanze anzubauen. Auf diese Weise bestehen Ausweichflächen für den Schädling. Resistenzeigenschaften werden kombiniert. Dadurch soll es dem Schädling erschwert werden, Resistenzen auszubilden.