Genome Editing in der Pflanzenzucht

Ein neues Verfahren des Genome Editing trägt auf revolutionäre Weise zur Verbesserung der Nutzpflanzenzucht bei.

Die Landwirtschaft steht vor großen Aufgaben. Sie soll mehr Lebensmittel produzieren und dabei nachhaltig und umweltfreundlich handeln. Um diese Herausforderungen lösen zu können, werden Landwirte von Pflanzenzüchtern unterstützt.

Höhere Erträge bei weniger Pflanzenschutz und Dünger. Bereits vor über 170 Jahren begannen Pflanzenzüchter, Pflanzenlinien mit bestimmten Eigenschaften gezielt zu kreuzen,
um zum Beispiel die Resistenz einer Pflanze gegen Krankheitserreger zu verbessern. Aktuell verspricht ein neues Verfahren herausragende Ergebnisse: CRISPR/Cas, eine sogenannte Genschere, dessen Methode zum Genome Editing zählt.

Ähnlich wie bei einem Textbearbeitungssystem, das Tippfehler automatisch anmerkt und korrigiert, können mit diesem präzisen Werkzeug fehlerhafte DNA-Bausteine lebender Organismen punktgenau angesteuert, verändert oder repariert werden. Das Verfahren dieses biologischen Skalpells revolutioniert nicht nur die Pflanzenzüchtung, sondern wird von der Wissenschaft mittlerweile auch bei der Herstellung von Corona-Impfstoffen eingesetzt und könnte zukünftig bei der Heilung von Krebserkrankungen und Erbkrankheiten große Erfolge feiern.

Resistent und naturidentisch

„Das Verfahren bietet großes Potenzial, um Fragen zur Nachhaltigkeit und Zukunft der Landwirtschaft wesentlich gezielter anzugehen und zunehmenden Problemen durch Schädlingsbefall, Pflanzenkrankheiten, klimawandelbedingte Trockenheit
und Degradierung von Ackerland wirkungsvoller zu begegnen“, sagt Dr. Léon Broers. Der niederländische Pflanzenzüchter ist Vorstandsmitglied der KWS Saat in Einbeck. Das bedeutet, dass mithilfe der CRISPR/Cas-Methode Nutzpflanzen so gezüchtet werden können, dass sie resistent gegen schädliche Pilze und Bakterien sind oder nur kaum Wasser und andere Nährstoffe benötigen. Pflanzen, die so entstehen, sind naturidentisch. Das heißt, sie hätten auch mittels traditioneller Züchtungsmethoden oder durch zufällig entstehende Mutationen entstehen können.

Der Einsatz dieses einfachen und sehr effizienten Verfahrens wird in Europa in der Pflanzenzüchtung allerdings durch ein 30 Jahre altes Gentechnik-Gesetzes erschwert. Es besagt, dass genomeditierte Pflanzen als gentechnisch gezüchtete Pflanzen gekennzeichnet werden müssen. Somit unterliegen diese hohen Auflagen, die eine Anwendung aktuell sehr erschweren. Dabei bietet CRISPR/Cas enorme Chancen im Bereich Nachhaltigkeit und legt gleichzeitig die Basis für eine zukunftssichere Ernährung. Zum Beispiel forschen rund 60 meist mittelständische Pflanzenzüchtungsunternehmen gemeinsam an Weizensorten, die gegen Schadpilze resistent sind. Dadurch könnten signifikante Mengen von chemischen Fungiziden eingespart werden.

Bakterien machen es vor

Entdeckt wurde die CRISPR/Cas-Technologie (CRISPR von engl. Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) durch reinen Zufall. Bei der Beobachtung von Scharlachbakterien wurde festgestellt, dass diese einem Virenbefall mit einer klugen Abwehrtaktik begegnen. Die Bakterien kopieren ein Stück des Virus-Gens und „merken” sich den Angreifer, um mit einem Musterabgleich und einem Enzym namens Cas als Schere die DNA des Angreifers unschädlich zu machen.