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Horizontaler Gentransfer von transgenen Pflanzen zu Mikroorganismen (Bakterien und Pilzen) und seine ökologische Relevanz

Download hier: Horizontaler Gentransfer von transgenen Pflanzen zu Mikroorganismen (Bakterien und Pilzen) und seine ökologische Relevanz ( pdf 243 Kb) K. Schlüter und I. Potrykus

Einleitung

Eines der grössten Sicherheitsbedenken bei der Freisetzung transgener Pflanzen ist die mögliche Ausbreitung vom Transgen über die Artgrenzen hinweg. Horizontaler Gentransfer (HGT) ist eine spezielle Art der Genweitergabe, die zwischen verschiedenen Arten auf ungeschlechtliche Weise erfolgt. Das am besten bekannte Beispiel ist die bakterielle Konjugation. Man vermutet, dass HGT nicht nur zwischen verschiedenen Arten, sondern auch zwischen den verschiedenen Reichen (Kingdoms) stattfindet. In diesem Fall spricht man vom Transkingdom Gentransfer. Für Pflanzen würde diese Art von Gentransfer wohl hauptsächlich in Richtung Bakterien und Pilze ablaufen.

Zusammenfassung

Die wichtigsten der dargelegten Daten sind nochmals in der Tabelle 1 zusammenfassend dargestellt. Es wurde durch Laborexperimente und mit Modellsystemen gezeigt, dass die Voraussetzungen für einen HGT in der Natur unter bestimmten Umständen gegeben sein könnten: (1) DNA kann durch Bindung an Bodenpartikel in der Umwelt überleben. (2) Mikroorganismen sind zu einem gewissen Grad kompetent für die Aufnahme fremder DNA. Solche DNA Aufnahme findet sogar statt, wenn die DNA an Partikel gebunden ist.
Unabhängig vom blossen Gentransfer ist für die Existenz stabiler Transformanten eine Vererbung der Transgene entweder als Plasmid oder integriert in das Genom des Empfängerorganismus notwendig. Um eine Bedeutung für die Umwelt zu erhalten, muss das Transgen ausserdem exprimiert werden und seinem Wirt einen Selektionsvorteil bieten. All diese Voraussetzungen berücksichtigend wurden Berechnungen für die Transformationshäufigkeit durchgeführt, die auf Daten von optimierten Laborexperimenten basieren. Die errechneten Transformationsfrequenzen sind sehr niedrig und deuten bereits an, dass es äusserst schwierig ist, HGT in einem Freisetzungsexperiment mit transgenen Pflanzen festzustellen. Das Gleiche gilt für den Gentransfer im menschlichen Darm. In Übereinstimmung mit diesen Annahmen ist HGT in keinem einzigen Feldtest beobachtet worden. Nur in einem Laborexperiment wurde ein stabil transformierter Pilz gefunden, doch eine Reisolierung der transferierten Markergene war nicht möglich.
Sequenzhomologieanalysen liefern einige wenige Beispiele, die einen früheren HGT andeuten. Jedoch tragen diese Ergebnisse oftmals das Risiko von falsch interpretierten konvergenten oder paralogen Gene in sich. Insgesamt scheint HGT in der Natur möglich zu sein, doch mit einem Auftreten phänotypischer Veränderungen gekoppelt mit einem Selektionsvorteil für den potentiellen Rezipienten kann bestenfalls in evolutionären Zeiträumen gerechnet werden.

Tabelle 1: Zusammenfassung der experimentellen Daten