Die grüne Gentechnik wird in der Landwirtschaft eingesetzt, um Pflanzen zu verbessern. Welche Verbesserungen das sind und wie das funktioniert erfährst du hier und im Video!
Inhaltsübersicht
Was ist grüne Gentechnik?
Bei der grünen Gentechnik wird das Erbgut von Pflanzen gezielt verändert. Da sie in der Landwirtschaft eingesetzt wird, nennst du sie auch „Agrogentechnik“. Das Ziel der grünen Gentechnik ist es, Pflanzen mit neuen, nützlichen Eigenschaften zu züchten. Mögliche Eigenschaften sind:
🦠 Schutz vor Schädlingen (Insekten, Pilzen, Bakterien, Viren)
☀️ Widerstandsfähigkeit gegen Trockenheit
🌽 höhere Erträge
🍎 schöneres Aussehen & Haltbarkeit
🌾 verbesserte Qualität oder Nährwerte
Das Ergebnis sind genetisch veränderte Organismen (GVO). Ein bekanntes Beispiel ist die Anti-Matsch-Tomate, die so verändert wurde, dass sie länger reif bleibt.
Grüne Gentechnik wird vor allem bei den Nutzpflanzen Soja, Mais, Raps und Baumwolle eingesetzt. Sie wurden erstmals 1996 zum Anbau zugelassen.
Beispiele für grüne Gentechnik
🌽 Bt-Mais wurde zum Schutz vor einem bestimmten Schädling — dem Maiszünsler — gezüchtet. Er enthält ein Gen des Bodenbakteriums Bacillus thuringienes. Das produziert ein Eiweiß, was erst im Darm des Insekts giftig wirkt.
🍆 Auch Bt-Auberginen wurden mit dem Gen des Bodenbakteriums gentisch verändert, um sie vor dem Auberginenfruchtbohrern zu schützen. So sind weniger Insektizide beim Anbau notwendig.
🍚 Goldener Reis hat seine Färbung durch das eingebaute Beta-Carotin. Das ist eine wichtige Vorstufe von Vitamin A. So soll der goldene Reis den Vitamin-A-Mangel in Entwicklungsländern lindern.
Übrigens: Neben grüner Gentechnik (Pflanzen/Landwirtschaft) gibt es auch rote Gentechnik (Medizin z. B. künstliches Insulin) und weiße Gentechnik (Industrie z. B. Enzyme für Waschmittel oder Biosprit).
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Wie werden die Gene einer Pflanze verändert?
Damit eine Pflanze neue Eigenschaften erhält, muss ein passendes Gen in ihr Erbgut (DNA) eingebaut werden. Denn jedes Gen enthält Informationen für bestimmte Merkmale oder Funktionen.
Die gentechnische Veränderung läuft dann in 3 Schritten ab.
🧬 1. Gen isolieren und vorbereiten — Das gewünschte Gen wird im Labor gesucht und zusammen mit anderen Elementen zu einem Genkonstrukt aufbereitet.
💉 2. Gen übertragen — Das Genkonstrukt wird mit speziellen Methoden in die Pflanzenzelle eingeschleust.
🪴 3. Pflanze regenerieren — Aus den Zellen, bei denen die Übertragung erfolgreich war, wird eine vollständige, neue Pflanze gezogen.
Gut zu wissen: Neuere Ansätze arbeiten mit Genscheren (CRISPR-Cas Methode). Sie können gezielt Schnitte im Erbgut setzen und es so verändern. Im Gegensatz zur klassischen Gentechnik muss dafür nicht unbedingt ein fremdes Gen eingebaut werden.
Gen isolieren und vorbereiten
Bevor das gewünschte Gen in eine Pflanze eingebaut werden kann, muss es isoliert werden. Damit die Zelle die neue Information auch richtig lesen und verarbeiten kann, wird das isolierte Gen dann mit weiteren Steuerungselementen zu einem Genkonstrukt (auch „Genkassette“) zusammengesetzt.
Das Konstrukt besteht typischerweise aus 4 Elementen:
- Der Promotor dient als Startsignal für das Ablesen des neuen Gens (Genexpression) — er zeigt also wo das eingeschleuste Gen beginnt.
- Das Nutzgen enthält die gewünschte genetische Information.
- Der Terminator signalisiert das Ende für das Ablesen.
- Das Markergen macht später im Labor sichtbar, welche Zellen das Genkonstrukt tatsächlich aufgenommen haben.
Cisgene Pflanzen erhalten ein gewünschtes Gen aus der eigenen oder einer natürlich kreuzbaren Pflanzenart. Beispielsweise gibt es Kartoffeln, die mit einem Gen aus einer südamerikanischen Wildkartoffel ausgestattet wurden, um sie resistent gegen Kraut- und Knollenfäule zu machen.
Transgene Pflanzen haben hingegen Gene von fremden Arten aufgenommen. Beispiele dafür sind der Bt-Mais oder dürretolerante Sojabohnen, die mit einem Gen der Sonnenblume ausgestattet wurde.
Gen übertragen
Um das Genkonstrukt in die Pflanzenzelle zu übertragen, gibt es in der grünen Gentechnik verschiedene Verfahren:
Bakterien als Genfähre
Bakterien besitzen ringeförmige DNA-Moleküle, die außerhalb des Chromosoms vorkommen — die sogenannten Plasmide. Sie können genetische Informationen zwischen Organismen übertragen. Deshalb werden sie mit dem gewünschten Gen ausgestattet, das sie dann in die Pflanzenzelle einschleusen können. Zum Beispiel wird häufig das Ti-Plasmid des Bodenbakteriums Agrobacterium tumefaciens genutzt.
Die Genkanone (auch „Partikelkanone“)
Bei der Genkanone wird die DNA an winzige Gold- oder Wolframpartikel gebunden. Diese Partikel werden anschließend mit sehr hohem Druck (über 1.300 Meter pro Sekunde) in Pflanzenzellen geschossen.
Zellwände auflösen
Pflanzenzellen besitzen eine feste Zellwand, die das Eindringen von fremder DNA verhindern soll. Die feste Zellwand wird mit speziellen Enzymen wie Cellulase und Pektinase aufgelöst. Dadurch bleibt nur der Protoplast übrig — also eine Pflanzenzelle ohne Zellwand. Der Protoplast wird dann mit dem gewünschten Genkonstrukt in einer Flüssigkeit vermischt. So kann er das Gen in sein Erbgut aufnehmen.
Pflanzen regenerieren
Nicht jede behandelte Zelle nimmt das neue Gen in ihr Erbgut auf. Deshalb muss überprüft werden, bei welchen Zellen die Übertragung tatsächlich erfolgreich war.
Besitzt eine Pflanzenzelle nach der Übertragung das Markergen, bedeutet das, dass sie das Genkonstrukt in ihr Erbgut eingebaut hat. Aus diesen Zellen können anschließend ganze Pflanzen herangezogen werden.
Welche Vor- und Nachteile hat grüne Gentechnik?
Gentechnik kann Pflanzen gezielt mit Eigenschaften ausstatten, die für Landwirtschaft und Verbraucher nützlich sind. Gleichzeitig gibt es mögliche Risiken und Nachteile.
| Mögliche Vorteile | Mögliche Nachteile |
| Neue, nützliche Eigenschaften, die durch klassische Züchtung nur schwer oder gar nicht erreichbar wären | Einbau des Gens an beliebigen Stellen kann andere Gene beschädigen und unbeabsichtigte Auswirkungen auf den Stoffwechsel der Pflanze haben |
| Höhere Erträge und weniger Ernteausfälle | Unkontrollierte Ausbreitung in der Umwelt durch Pollenflug |
| Keine ungewollten Eigenschaften, die bei Kreuzzüchtungen mitgeliefert werden | Veränderungen im Ökosystem können komplexe ökologische Auswirkungen haben, die vorher nur schwer absehbar sind |
| Weniger Lebensmittelverschwendung, da die Pflanzen länger haltbar und widerstandsfähiger sein können | Entwicklung, Zulassung und Anbau können mit hohen Kosten verbunden sein, die sich nur große Unternehmen leisten können |
| Belastung von schädlichen Schimmelpilzgifte, die normalerweise durch Insekten ausgelöst werden, kann bei insektenresistenten Pflanzen sinken | Wirtschaftliche Abhängigkeit für Landwirte, da Saatgut von wenigen Unternehmen kontrolliert wird |
| Weniger Pestizideinsatz bei schädlingsresistenten Pflanzen notwendig |
Die grüne Gentechnik lässt sich also nicht einfach als „gut“ oder „schlecht“ einstufen. Ob ihr Einsatz sinnvoll ist, hängt immer davon ab, welche Pflanze verändert wird und welche Eigenschaften eingebaut werden.
Grüne Gentechnik — häufigste Fragen
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Grüne Gentechnik — häufigste Fragen
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Was ist der Unterschied zwischen Grüner Gentechnik und normaler Pflanzenzüchtung?Grüne Gentechnik verändert das Erbgut einer Pflanze gezielt, indem bestimmte Gene eingefügt oder verändert werden, auch über Artgrenzen hinweg. Normale Pflanzenzüchtung kombiniert dagegen vorhandene Eigenschaften durch Kreuzen und Auswählen von Pflanzen mit gewünschten Merkmalen, ohne gezielt ein bestimmtes Gen einzubauen.
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Was bedeutet es, dass eine Pflanze transgen ist?Eine transgene Pflanze ist eine Pflanze, die ein Gen in ihrem Erbgut trägt, das ursprünglich von einer anderen Art stammt. Dieses fremde Gen wurde mithilfe gentechnischer Methoden in Pflanzenzellen eingebracht und so in die Pflanze übernommen, dass es dauerhaft zur Erbinformation gehört.
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Warum entfernt man bei der Protoplastentransformation die Zellwand?Bei der Protoplastentransformation entfernt man die Zellwand, weil sie wie eine feste Barriere wirkt und das Eindringen von DNA stark behindert. Ohne Zellwand bleibt ein Protoplast (Zelle ohne Zellwand) übrig, in den sich das genetische Material leichter einbringen lässt.
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Wie helfen Markergene, erfolgreich veränderte Pflanzenzellen zu erkennen?Markergene helfen, indem sie den veränderten Zellen ein leicht nachweisbares Merkmal geben, zum Beispiel eine Antibiotikaresistenz. Behandelt man danach alle Zellen mit dem passenden Antibiotikum, überleben nur die Zellen, die den Vektor samt neuem Gen und Marker aufgenommen haben.
Gentechnik
Abgesehen von der Grünen Gentechnik gibt es noch einige weitere Gebiete im Bereich der Gentechnik. Sie beschäftigen sich mit genetischen Veränderungen in Gebieten, wie der Medizin, der Industrie oder der Umwelt.
Du möchtest erfahren, wie mithilfe von Bakterien Medikamente hergestellt werden können oder wie die Gentechnik mit der Bierherstellung zusammenhängt? Dann schau dir unbedingt unser Video dazu an!
