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Moderne Biotechnologie für Pflanzenforschung und ihre Anwendung

Die unabhängige Arbeitsgruppe „Biotechnologie und Genom-Editierung“ (BGE) beschäftigt sich mit der Entwicklung und Etablierung neuester methodischer Ansätze in der Pflanzenbiotechnologie, sowohl für Grundlagen- als auch für anwendungsorientierte Forschung. 

Die genetische Diversität von Kulturpflanzen wird durch moderne Sequenziermethoden immer besser darstellbar. Für die funktionale Analyse unterschiedlicher Gene und ihrer allelischen Varianten kommt der Biotechnologie eine Schlüsselrolle zu. Gut etablierte Ansätze der Genom-Editierung wie die gezielte Mutagenese mit Cas-Endonukleasen aus dem bakteriellen CRISPR-System leisten hierbei einen wichtigen Beitrag, sind jedoch immer noch durch eine gewisse Zufälligkeit der resultierenden Gensequenz limitiert. Die uAG BGE entwickelt deshalb präzisere und effizientere Methoden der Genom-Editierung, die es erlauben, Genvarianten exakt nachzubilden.  Ziel ist es, die genetische Diversität von Kulturpflanzen somit besser erforschbar und auch züchterisch nutzbar zu machen.

Die Gründung der Gruppe basiert auf einer Förderung im Rahmen des Forschungsprogramms „Moderne Züchtungsforschung für klima- und standortangepasste Nutzpflanzen von morgen“ des Bundesministeriums für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR).

Projekt PROGRESS: Precision and Optimisation of Genome Editing for Resilient Crops

Genom-Editierung erlaubt es, Gene von Pflanzen gezielt zu verändern. Dazu wird eine Stelle in einem Gen gezielt mit einer molekularen Schere angesteuert, der DNA-Strang an dieser Stelle durchschnitten und dieser Schnitt dann durch zelleigenen Reparaturmechanismen wieder geflickt. Damit ist allerdings vor allem der Ort der genetischen Veränderung genau steuerbar, während das Ergebnis, also die resultierende genetische Sequenz, einem stückweit dem Zufall überlassen ist. Meist entstehend bei den einfacheren Anwendungen der Genom-Editierung kleine Deletionen oder Insertionen, es gehen bei der Reparatur des DNA-Schnitts also einzelne Buchstaben verloren oder kommen dazu. Damit lassen sich Gene sehr effizient ausschalten, jedoch nicht präzise in ihrer Funktion verändern. PROGRESS möchte basierend auf einem bisher wenig genutzten DNA-Reparaturmechanismus die Genom-Editierung noch präziser und durch Verbesserung der gRNA schon bestehende Weiterentwicklungen effizienter machen.