Das Projekt "Wuchstypen bei Raps" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Göttingen, Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Herstellung neuer Wuchstypen beim Raps. Genetisch stabile Veraenderungen im Wuchstyp sollen durch folgende Ansaetze erreicht werden: (a) Transformation von Raps mit Agrobacterium rhizogenes, (b) Transformation von Raps mit dem aus A. rhizogenes isolierten rolC-Gen unter Kontrolle verschiedener Promotoren, und (c) Behandlung von Rapspflanzen mit dem DNA-Methyltransferaseinhibitor 5-Azacytidine. Durch die Ansaetze (a) und (b) soll in dem Phytohormonhaushalt der Rapspflanzen eingegriffen werden, waehrend durch den Ansatz (c) Veraenderungen in der DNA-Methylierung erreicht werden sollen, die nachweislich zu epigenetisch stabilen Veraenderungen im Wuchstyp fuehren koennen. Aus den Versuchen regenerierender Pflanzen sollen diese im Gewaechshaus auf phaenotypische Veraenderungen hin untersucht werden. An ausgewaehlten, im Wuchs veraenderten Pflanzen sollen Untersuchungen zu den Ertragskomponenten sowie zu den unterschiedlichen Qualitaetsparametern (Oel- und Proteingehalt, Glucosinolate, Fettsaeure- und Aminosaeurezusammensetzung) durchgefuehrt werden. Bisher wurden erste regenerierte Pflanzen zur phaenotypischen, biochemischen und molekulargenetischen Charakterisierung ins Gewaechshaus ueberfuehrt.
Das Projekt "Resistenz gegen das Gurkenmosaikvirus (CMV) bei Tabak und Tomaten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Höchst Research and Technology durchgeführt. General Information: The objective of the project is the cleavage of the CMV RNA genome by ribozymes, for which the genetic information will be engineered into the plant genome via the Agrobacterium technique. Transgenic plants will be tested by inoculation with purified virus particles.
Das Projekt "Neue Fungizid- Targets und Wirkstoffe zur Bekämpfung der Septoria-Blattfleckenkrankheit des Weizens" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Biotechnologie und Wirkstoff-Forschung (IBWF) e.V. an der TU Kaiserslautern durchgeführt. Aufgrund des anhaltenden Resistenzproblems gegen gängige Fungizide im Getreideanbau besteht ein großer Bedarf für neue Pflanzenschutzmittel mit neuen Wirkungsweisen, die Resistenz gegen die herkömmlichen Fungizide brechen. Ein Weg zu solch neuartigen Wirkstoffen ist die Wirkort-basierende Suche, für die man entsprechende Testsysteme benötigt. Mit Hilfe eines neuen Mutagenese-Ansatzes, der Agrobacterium tumefasciens-vermittelten DNA-Transfermethode sollen Faktoren/Proteine identifiziert werden, die für die Pathogenese des Erregers der Blattfleckenkrankheit am Weizen, Mycospherella graminicola,essentiell sind und die neue Fungizidtargets darstellen können. Mit gentechnischen Methoden sollen diese Proteine hergestellt, Testsysteme mit ihnen entwickelt und anschließend im Screening nach Hemmstoffen eingesetzt werden. Als Hemmstoffquelle dienen Kulturen von Pilzen und marinen Bakterien, die am IBWF vorhanden sind. Die gefunden Hemmstoffe sollen isoliert, charakterisiert und auf ihre Eignung als Leitstrukturen geprüft werden. Das Projekt soll so zu neuen Wirkorten und Leitstrukturen führen, die die Grundlage für die Entwicklung von neuen Fungiziden sein können. Der gewählte Ansatz ist im Falle des Erfolgs wirtschaftlich sehr interessant, so dass die Einbindung eines Industriepartners problemlos erfolgen kann.
Das Projekt "Teilprojekt 10: Neue Strategien zur Begrenzung der zu uebertragenden Gensequenz auf das funktionell notwendige Mass durch Mikroinjektion" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Gießen, Fachbereich 08 Biologie, Chemie und Geowissenschaften, Institut für Allgemeine Botanik und Pflanzenphysiologie, Bereich Allgemeine Botanik (Botanik I) durchgeführt. Gesamtziel des vorliegenden Forschungsprojektes ist die Erprobung und Weiterentwicklung einer neuen/verbesserten Methode zur Pflanzentransformation. Die DNA-Mikroinjektionstechnik soll auf ihre praktische Anwendung als wuenschenswerte Alternative zu bestehenden Transformationstechnologien untersucht werden. Das Ziel ist, Pflanzen ohne die, bei anderen Technologien notwendigen, selektiven Marker (z.B. Antibiotika, Herbizidresistenzgene) zu transformieren. In den Jahren 2001-2004 sollen folgende Arbeiten durchgefuehrt werden: 2001. Mikroinjektion von Genen unter Verwendung selektiver Marker in Kartoffel. Evaluierung der Transformationsrate. Erste Tests zur Steigerung der Transformationsrate. 2002. Einsatz von statistisch selten schneidenden Restriktionsenzymen sowie VIR D und E Proteinen (aus Agrobakterium) zur weiteren Steigerung der Transformationsrate. Markerfreie Transformationsversuche. 2003-2004. Anwendung der Methoden auf Raps. Erfolgsvergleich der verschiedenen Methoden. Die erfolgreiche Umsetzung der Mikroinjektion als Alternative zur bestehenden Methoden wuerde einen entscheidenden Beitrag zur biologischen Sicherheit transgener Pflanzen leisten und damit zu einer erhoehten Akzeptanz in der Oeffentlichkeit fuehren.
Das Projekt "Teilvorhaben: Etablierung neuartiger Methoden zur Überführung von DNA - Material in Rapsmikrosporen/ - protoplasten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RLP AgroScience GmbH durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Entwicklung Krankheits- und Stress-toleranter wirtschaftlich wichtiger Kulturpflanzen zur Umsetzung einer umweltfreundlicheren landwirtschaftlichen Produktion. Am Beispiel von Raps und Rebe soll durch Veränderung spezifischer Rezeptoren (RLK, receptor like kinases) eine höhere Stress-Toleranz in den Pflanzen erreicht werden. Die Rezeptoren beeinflussen in Pflanzen die Signalübertragung und verbessern die Reaktion der Pflanzen auf Stress. Hierdurch können unter anderem Abwehrmechanismen gegen biotischen und abiotischen Stress gestärkt werden. Folgende Aufgaben werden von AP durchgeführt: 1. Evaluierung und Überprüfung von RLKs aus Arabidopsis in Raps und Rebe nach Agro-Infiltration von Blättern und künstlicher Infektion mit verschiedenen artspezifischen Pathogenen. 2. Agrobacterium vermittelte Transformation von Raps und Rebe mit evaluierten RLKs aus Arabidopsis und Überprüfung von Toleranz / Resistenz gegenüber Raps- und Reben-spezifischen Pathogenen. 3. Übertragung arteigener RLKs in Raps und Rebe und Evaluierung von Toleranz bzw. Resistenz in Reben. Wein- und Rapsanbau erfordern einen hohen Einsatz an Pflanzenschutz. Die Verwendung arteigener Gene für gentechnische Ansätze (cisgene) wird die Akzeptanz der Verbraucher gegenüber diesen Produkten verbessern. Rebsorten mit verbesserter Toleranz bzw. Unterlagen, welche Toleranz / Resistenz in Edelreissorten induzieren, werden auf großes Interesse auf dem Rebenmarkt stoßen. Profitieren würden in erster Linie die Pflanzgutproduzenten durch einen erhöhten Bedarf an Pflanzgut für Rebmuttergärten sowie Ertragsanlagen. Für Raps besteht ebenfalls ein großes Interesse an Sorten mit verbesserter Toleranz gegenüber biotischen und abiotischen Stress. Eine erste Verwertung der Ergebnisse wird hier auf dem Saatgutmarkt erfolgen. Durch Lizenzeinnahmen ist ein 'Return of Invest' für die Kooperationspartner möglich. Für AP ist die Profilierung als Kompetenzzentrum für die Einwerbung weiterer Projekte wichti
Das Projekt "Teilprojekt B (TU Dresden, Pflanzenphysiologie)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Botanik, Lehrstuhl für Pflanzenphysiologie durchgeführt. Flavinabhängige Halogenasen katalysieren die Bildung halogenierter Verbindungen regioselektiv und nebenproduktfrei und damit sehr umweltschonend. Außerdem zeigen halogenierte Verbindungen häufig eine verbesserte Bioaktivität. Bisher sind flavinabhängigen Tryptophan-Halogenasen mit Regioselektivitäten für die 5-,6- und 7-Position bekannt. Außerdem sollen die Gene der bisher noch nicht zur Verfügung stehenden Tryptophan-2- und 4-Halogenasen durch andere Projektpartner isoliert und charakterisiert werden. Die Gene der verschiedenen Trp-Halogenasen sollen in sogenannte Hairy Root Kulturen einer Brassica-Art transformiert und dann das neu entstandene Produktspektrum charakterisiert werden. Hierzu wurde die Gattung Brassica ausgewählt, weil sie ein sehr breites Spektrum an Indolverbindungen besitzt, die sich potentiell an verschiedenen Stellen halogenieren lassen. Darunter zählen die antimikrobiellen Indolphytoalexine und die Indolglucosinolate, die auch bei der Insektenabwehr eine Rolle spielen. Außerdem sollen halogenierte wachstumsfördernde Auxine gebildet werden. Es werden die bereits zur Verfügung stehenden Tryptophan-Halogenasen in entsprechende Vektoren zur Pflanzentransformation kloniert. Dazu wird das Agrobacterium rhizogenes-System verwendet, das die Induktion von Hairy Roots erlaubt. Die neuen halogenierten Verbindungen werden isoliert (hierzu wird das beantragte Gerät benötigt), identifiziert und in Biotests (Wachstumstests, Phytpathogene, anatioxidative) eingesetzt.
Das Projekt "Ermittlung des Überdauerungs- und Austragspotenzials von gentechnisch veränderten Agrobakterien nach Einsatz in der 'floral dip' - Methode zur Erzeugung gentechnisch veränderter Pflanzen im Gewächshaus" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V., Institut für Landschaftsbiogeochemie durchgeführt. Die Transformation von 'Arabidopsis thaliana' über die so genannte 'floral dip'-Methode vereinfacht die Erzeugung gentechnisch veränderter Pflanzen. Es ist keine Gewebekultur bzw. keine Regenation der transgenen Pflanzen mehr notwendig. Dies bedeutet auch den Wegfall der Selektion gegen die 'Agrobacterium'-Stämme mit entsprechenden Antibiotika nach der Transformation. Ziel des Projekts ist es, zu prüfen, inwieweit die neue Transformationsmethode eine Persisitenz der verwendeten Agrobakterien und ggf. einen Gentransfer in die autochthone Bakterienflora der Pflanzen ermöglicht.
Das Projekt "Erzeugung von langkettigen Hydroxyfettsaeuren in transgenem Raps" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Institut für Allgemeine Botanik und Botanischer Garten durchgeführt. Es sollen langkettige Hydroxyfettsaeuren im Samenoel transgener Rapspflanzen erzeugt werden. Aus einer samenspezifischen cDNA-Genbank werden dazu kodierende Sequenzen fuer eine Fettsaeurehydroxylase und fuer eine Hydroxyfettsaeure-spezifische Acyl-CoA Synthetase, die zur effektiven Aktivierung der Hydroxyfettsaeuren notwendig ist, kloniert und charakterisiert. Beide Gene werden dann unter der Kontrolle von samenspezifischen Promotoren mit Hilfe des durch Agrobakterium vermittelten Gentransfers in Raps ueberfuehrt. Als Zielpflanzen dienen dabei Linien mit hohem Gehalt an Erucasaeure.
Das Projekt "Teilprojekt 7: Klonierung und Optimierung von Expressionskassetten und Genen des T-DNA Integrationskomplex aus Agrobakterien für die Mikroinjektion" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie durchgeführt. *Im Rahmen des Projektes wurden alle notwendigen Ausgangsmaterialien für die DNA Mikroinjektion hergestellt. Hierzu wurden für das Reporterenzym GFP sowie das Resistenzgen gegen Verticillium dahliae verschiedene reine Expressionskassetten hergestellt. Die Gene standen dabei unter transkriptioneller Kontrolle des konstitutiven 35S Promotors. Es galt zu prüfen, ob und inwieweit die Transformationseffizienz durch die Verwendung der Restriktionsenzyme (Munl, I-Scel) oder der Integrationsproteine aus Agrobakterium tumefaciens (Agroinjektion) im Vergleich zu nackter DNA gesteigert werden kann. Unter Berücksichtigung der verschiedenen Strategien sollten für diese Gene transgene Pflanzen der ersten (mit selektiven Marker) und zweiten Generation (ohne selektiven Marker) erzeugt werden. In anschließenden DNA-Mikroinjektionsexperimenten konnten transgene Pflanzen der ersten Generation nur unter Verwendung der 'Agroinjektion' erzeugt werden. Für beide Konstrukte konnten mehrere unabhängige Pflanzen etabliert werden, wobei die molekulare Analyse des Genoms eindeutig das Vorliegen von Mehrfachintegrationen gezeigt hat. Der Nachweis der Expression der Gene konnte zudem mittels Northern- und Western Analytik belegt werden. Transgene Pflanzen der zweiten Generation konnten im Projekt nicht identifiziert werden, was sehr wahrscheinlich auf das Fehlen eines selektiven Markers zurückzuführen ist. Bei Nichtverwendung selektiver Medien können transgene Zellen sehr einfach durch Wildtypzellen überwuchert werden, da diese vorab nicht verletzt wurden (Mikroinjektion) und somit zeitlich schneller Kalli ausbilden können. Die erzielten Ergebnisse sind künftig von großem Nutzen für die Weiterentwicklung der DNA-Mikroinjektion als Alternative zu bestehenden Pflanzentransformationssystemen. Mittlerweile konnten wir in Zusammenarbeit mit der Universität Giessen zeigen, dass mit nur geringfügigen Abweichungen in den Parametern die Erzeugung transgener Pflanzen ohne Agroinjektion möglich wird. Nach Verifizierung dieser Modifikationen wäre denkbar, die Mikroinjektion ohne großen Aufwand auch kommerziell zu nutzen, welches im Sinne des Verwertungsplanes ist.
Das Projekt "Einfluss eines rekombinanten humanen P450-Systems auf endogene Inhaltsstoffe in transformierten Pflanzen von Nicotiana tabacum L." wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Umweltforschung, Biologie V, Lehrstuhl für Umweltbiologie und -chemodynamik durchgeführt. Pflanzliche P450-Enzyme besitzen sowohl Aufgaben im Primär- und Sekundärstoffwechsel der Pflanzen als auch in der Metabolisierung von Xenobiotika einschließlich Herbiziden. Da z.B. Mais eine natürliche Resistenz gegenüber dem Triazin-Herbizid Atrazin aufweist, konnten suszeptible Wildpflanzen, die bei Feldanbau neben den Kulturpflanzen aufkommen, durch Anwendung des Herbizids ohne Schädigung der Kulturpflanzen selektiv bekämpft werden (Herbizidselektivität). Kulturpflanzen wie z.B. Tabak und Kartoffel, die keine oder nur eine unzureichende natürliche Resistenz gegenüber einem bestimmten Herbizid besitzen, können durch Agrobacterium tumefaciens-vermittelte Transformation mit einem Säuger-P450-Isoenzym (z.B. CYP1A1 oder CYP1A2) Herbizid-resistent werden. Seit einigen Jahren gibt es in dieser Richtung Bestrebungen, P450-transgene Pflanzen herzustellen. Aufgrund der überlappenden, breiten Substratspezifität des jeweils eingebrachten Säuger-P450-Isoenzyms (Ratte, Mensch) wird in den transgenen Pflanzen meist eine multiple Resistenz gegen verschiedene Herbizide mit unterschiedlichen Strukturen und Wirkmechanismen beobachtet. Vor der Vermarktung von transgenen Pflanzen müssen diese in Feldversuchen getestet werden. Dabei wird die Verträglichkeit des Genproduktes, die Eigenschaften der modifizierten Pflanze, die Expressionsstabilität des eingebrachten Fremd-Gens und mögliche ökologische Auswirkungen untersucht. Zusätzlich sollte neben der Substratspezifität des fremden P450-Isoenzyms gegenüber Xenobiotika getestet werden, ob pflanzliche Sekundärmetaboliten als Substrate in Frage kommen. Außerdem sind mögliche Einflüsse auf den normalen Stoffwechsel der Pflanzen von Interesse, die sich auf den Phänotyp der Pflanzen auswirken können. Z.B. wurde bei Cyp2c14-transformierten Tabak-Pflanzen (aus Kaninchen) eine verstärkte Seneszenz beschrieben, die sich in einem verringertem Chlorophyll-Gehalt, einem erhöhten Gehalt an Abbauprodukten der Lipid-Peroxidation und einem Abbauprodukt des Nornicotins und in einer Abnahme des Nicotin-Gehaltes äußerte. Außerdem wuchsen die Pflanzen langsamer und brauchten mehr Zeit zur Bewurzelung. Dies sind Anzeichen dafür, dass das Einbringen eines Fremd-P450-Gens in Tabak über die oxidative Veränderung der Membranlipide oder -sterole und damit über die Veränderung der Membranstruktur, durch einen hormonellen Eingriff durch Umsetzung eines Brassinosteroids oder die Unterdrückung endogener P450-Gene möglicherweise schwerwiegende metabolische Auswirkungen zur Folge haben kann. Vor diesem Hintergrund wurde untersucht, ob die Agrobakterien-vermittelte Transformation von Tabak mit der cDNA des humanen CYP1A2 Auswirkungen auf den endogenen Nicotin-Gehalt der Pflanzen zur Folge haben. CYP1A2 gehört dabei neben anderen Isoenzymen im Gegensatz zu den Hauptenzymen CYP2A6, CYP2B6 und CYP2D6 zu den Isoenzymen, die Nicotin nur bei hoher Substratkonzentration umsetzen. Nicotin besitzt dabei als natürliches Insektizid eine wichtige ökol u.s.w.
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