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Mutationszüchtung

Unsere DNA ist natürlichen Mutationen unterworfen. Trotz sehr guter Reparaturmechanismen kann es zum Beispiel bei der Zellteilung vorkommen, dass eine falsche Base in die DNA eingebaut wird. Manche dieser Mutationen haben keinerlei Auswirkungen, sie werden „Stumme Mutationen“ genannt. Es kommt aber auch dazu, dass veränderte Proteine produziert werden, die der Zelle neue Eigenschaften verleihen, oder dass ein Gen so verändert wird, dass es kein funktionsfähiges Protein mehr produzieren kann. Diesen Effekt macht man sich bei der Mutationszüchtung zunutze.

Bei der Mutationszüchtung werden durch mutagene Chemikalien wie EMS (Ethylmethansulfonat) zufällig Punktmutationen ins Genom eingefügt. Da die DNA dabei unkontrolliert verändert wird, sind viele der so erzeugten Mutanten nicht lebensfähig oder weisen unerwünschte Veränderungen auf. Sie müssen dann aufgrund von Defekten entsorgt werden. Natürlich treten auch erwünschte Mutationen auf, die den Pflanzen neue, bessere Eigenschaften verleihen. Wenn solch eine Mutation identifiziert worden ist, muss sie durch Kreuzung wieder in eine leistungsfähige Zuchtlinie überführt werden.

 

Poster "Amylosefreie Kartoffel" Wie findet man die Mutationen?

Wenn sich eine falsche Base in der DNA befindet, kann der komplementäre Strang sich nicht mehr korrekt anlagern und die DNA bildet an dieser Stelle einen Buckel aus. Bestimmte Enzyme, wie zum Beispiel das Cel1, erkennen die Buckel und schneiden die DNA an den verformten Stellen durch. Es entstehen also mehrere kleine DNA-Abschnitte.

Mit Hilfe von Gelelektrophorese kann man die Länge der DNA-Stücke sichtbar machen. Sind alle DNA-Stränge gleich lang, so hat das Enzym keine Verformung erkannt und es liegt keine Mutation vor. Treten DNA-Stränge unterschiedlicher Länge auf, zeigt das eine Aktivität des Schneideenzyms an. Man ist auf eine Mutation gestoßen. Diese Methode wird TILLING genannt.

Mutationszüchtung unterliegt keinen gesetzlichen Regelungen, da keine Gene aus anderen Organismen eingeführt werden, sondern die natürliche Mutationsfrequenz erhöht wird. Auf diese Weise ist zum Beispiel eine Kartoffel gezüchtet worden, die keine Amylose mehr produziert. Das Gen für Amylose ist durch eine zufällige Mutation abgeschaltet worden.