zum Directory-modus

Tutorial MenuePflanzengentechnikLerneinheit 1 von 4

Pflanzengentechnik

Insertionselemente in Pflanzen

Genetische Elemente, die keinen festen Platz auf einem Chromosom haben, sondern innerhalb des Genoms an verschiedenen Stellen ein- bzw. ausgebaut werden können, wurden erstmals Mitte des 20. Jahrhunderts an der Maispflanze genauer untersucht. Diese springenden Elemente wurden beim Mais als Kontrollelemente bezeichnet. Wie sich nach der Entdeckung der Transposons von Bakterien herausstellte, sind sich diese Typen von transponierbaren Elementen sehr ähnlich. Die transponierbaren Elemente kommen in nahezu allen pro- und eukaryontischen Genomen vor. Man geht davon aus, dass die Transposons bei höheren Eukaryonten bis zu 10 % des Genoms ausmachen.

Transposons sind von invers orientierten Insertionselementen (IS-Elemente) begrenzte DNA-Sequenzen. Der Aus- bzw. Einbau erfolgt, wenn das Enzym Transposase in der Zelle exprimiert wird. In vielen Organismen dienen programmierte Transpositionen zur Genregulation und zur Erhöhung der Genvielfalt, denn Transposons beeinflussen den zeitlichen Ablauf und die Intensität der Expression benachbarter Gene. Neben der Wirkung als Enhancer (Verstärker) für die Transkription von Genen ist auch die Wirkung als Mutagen möglich. Mutationen können auftreten, wenn sich ein Transpositionsausbruch ereignet, bei dem es zu unerwünschten Veränderungen im Genom kommt.

Aufgrund der Entdeckung der Kontrollelemente lassen sich nun einige in Pflanzen vorkommende Phänomene wie die ungleichmäßige Farbverteilung in Blüten und die unregelmäßige Verteilung von Chlorophyll in Blättern mit der sprunghaften Veränderung von Genaktivitäten während der Ontogenese erklären. Zusätzlich tragen die transponierbaren Elemente durch Umstrukturierung bereits vorhandener genetischer Informationen einen entscheidenden Beitrag zur Evolution bei.

In der Molekularbiologie können transponierbare Elemente zur Identifikation und Klonierung von Genen verwendet werden. Die ersten Transposonmutagenese-Experimente führten die Pflanzengenetiker an Mais durch. Inzwischen werden vor allem Mutationen untersucht, die sich auf die Morphogenese der Pflanze auswirken. Bei der Modellpflanze Arabidopsis thaliana wird die T-DNA des Ti-Plasmids aus dem Agrobacterium als Insertionsmutagen verwendet.

Seite 7 von 23