Forschung der Professur für Botanik

Forschungsprojekte der Professur

Projektanfang: 01.06.2018
Projektende: 31.05.2020
Förderer: Bundesministerium für Bildung und Forschung

In diesem Projekt werden zwei innovative Ansätze (CRISPR/Cas und Biolistik) kombiniert, um eine effektive Methode zur Modifikation des Apfelgenoms zu entwickeln. Es wird ein neues Werkzeug für die Mutagenese des Apfels adaptiert und optimiert, ohne dass man auf die Agrobakterien-vermittelte stabile Transformation und/oder die Protoplasten-basierte Regeneration angewiesen ist. Eine derartige Methodik kann sowohl für die Forschung zur Entschlüsselung von Genfunktionen als auch, in Abhängigkeit von politischen Rahmenbedingungen, für die Züchtung von Interesse sein. Im Projekt wird ein System zur transienten Transformation von Pflanzen entwickelt, indem mittels Biolistik Plasmide mit CRISPR/Cas- Konstrukten, die an Goldpartikeln gekoppelt wurden, mit hoher Geschwindigkeit in Pflanzenzellen eingebracht werden. Nach Regeneration der Zellen erhält man Pflanzen, bei denen die transiente Expression der CRISPR/Cas-Konstrukte zu genetischen Modifikationen geführt hat, wobei keine Fremd-DNA im Genom integriert werden sollte. In völlig DNA-freien Versuchsansätzen sollen Ribonukleoproteine (RNPs = Cas-Protein + “guide-RNA“) zum Einsatz kommen. Hierdurch wird das Risiko der Integration von Fremd-DNA ins Ziel-Genom komplett eliminiert. Weiterhin sollen guide-RNAs und Cas-RNAs verwendet werden, um eine DNA-freie Genommodifikation zu erzielen. Die Anwendung dieser Technik bei Obstgehölzen kann einen Beitrag zur Untersuchung grundlegender biologischer Prozesse auf molekularer Ebene leisten und somit helfen, bislang unbekannte Genfunktionen, Geninteraktionen und regulatorische Prozesse schneller und effektiver zu entschlüsseln. Besonders aufgrund der hohen Heterozygotie und der langen juvenilen Phase von Obstgehölzen sind Züchtungen zeit- und kostenintensiv. Ausgewählte Kombinationen von gewünschten Merkmalen erfordern wiederholte und zugleich zeitintensive Rückkreuzungen. Durch den Einsatz des CRISPR/Cas-Systems können Eigenschaften gezielt verändert werden.