The evolutionary conserved Bem46-like protein is required for fungal ascospore germination. Mit Gentechnik gegen den Hunger?

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Helmuth Förstner
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1 Mit Gentechnik gegen g den Hunger? Abteilung Botanische Getik und Molekularbiologie Prof. Dr. Frank Kempken Botanisches Institut der Mathematisch- Naturwissenschaftlichen Fakultät Frank Kempken, 2012, p1

2 Gentechnisch veränderte Pflanzen mit Agrobacterium tumefaciens T-DNA chromosome T-DNA Ti plasmid Kern chromosome Agrobacterium tumefaciens transformed tumour plant cell induction tumour Frank Kempken, 2012, p2 Quelle: Taiz & Zeiger, Plant Physiology

3 Agrobacterium Infektion im Detail 1 cm 17: vsky, Current Opinion in Biotechnology 2006, 1 Abb. aus Tzfira und Citov Frank Kempken, 2012, p3

4 Biolistische Transformation DNA beschichtete Goldpartikel, Geschwindigkeit 1300 m/s praktisch alle Pflanzen und Gewebe transformierbar Frank Kempken, 2012, p4

5 Transformation von Bäumen Tang et al. J Exp Bot. 2007;58(3): Frank Kempken, 2012, p5

6 The evolutionary conserved Bem46-like protein is required for fungal ascospore germination H bi id Herbizidresistente i t t Sojabohn S j b h Frank Kempken, 2012, p6

7 The evolutionary conserved Bem46-like protein is required for fungal ascospore germination I Insekten-resistenter kt i t t (Bt) M Mais i Bt-Mais normaler Mais Frank Kempken, 2012, p7

The evolutionary conserved Bem46-like protein is required for fungal ascospore germination Amflora Kartoffel für die industrielle Amflora-Kartoffel ind

8 The evolutionary conserved Bem46-like protein is required for fungal ascospore germination Amflora Kartoffel für die industrielle Amflora-Kartoffel ind strielle An Anwendung end ng Entwicklung BASF Industriekartoffel oh Amylose einzige transge Pflanze, die in Deutschland angebaut werden darf Frank Kempken, 2012, p8

9 globaler Anbau von transgen Pflanzen insbesondere herbizid- und insektenresistente Pflanzen vermehrt Pflanzen mit mehr als eim Transgen Anbaufläche 2010 ca. 150 Mio. Hektar zum Vergleich die Fläche der BR Deutschland beträgt 35,7 Mio. Hektar bereits 1999 wurde weltweit ei entspr. Fläche mit gentechnisch veränderten Pflanzen bebaut Frank Kempken, 2012, p9

10 The evolutionary conserved Bem46-like protein is required for fungal ascospore germination Anbau verschieder Kulturpflanzen Frank Kempken, 2012, p10

11 GMO Cotton in India in Hektar Bt Baumwolle in Indien in ,2 Mio. Hektar Bt Baumwolle in Baumwolle 3,8 Mio. Landwirte in von 10 Landwirten die 2005 Bt Baumwolle anbauten, haben auch 2006 und 2007 Baumwolle angebaut Bt Baumwolle hat zu eim 50%igen Anstieg der Ernte geführt eir 50%igen Reduktion von Insektiziden eim Anstieg von ca. 250 US$ / Hektar Einkommen geführt insgesamt in 2006 ca. 840 Mio. bis 1,7 Mrd. US$ Einkommens- steigerung bei Landwirten aber deutliche lokale Variation Frank Kempken, 2012, p11 Quelle: Spiegel

12 Golder Reis zur Vitamin-A-Versorgung Versorg ng (1) Vitamin A-Mangel Problem in 118 Ländern führt zu Erblindung und erhöhter Kindersterblichkeit ca. 1,25-3,5 Mio. der ca. 8 Mio. Todesfälle unter Kindern vermeidbar Reis-Endosperm normalerweise frei von Carotin, enthält aber Geranylgeranylphyrophosphat golder Reis gentechnisch so verändert, dass Carotin gebildet wird (Provitamin A) hierzu wurden Ge aus eim Bakterium und der Narzisse verwendet Phytoen-Synthase, Phytoen-Desaturase, Carotin-Desaturase, Lycopen- -Cyclase Frank Kempken, 2012, p12

13 Einkreuzen en in lokale Reissorten in Vietnam Quelle: Frank Kempken, 2012, p13

14 Könn wir von der Natur lern? Beispiel der Wiederauferstehungspflanze Craterostigma plantagium Quelle: Prof. Bartels, Bonn Frank Kempken, 2012, p14

15 Transge Pflanzen mit erhöhter Resistenz gegen Trockenheit 1 Transge Pflanze Gen-Quelle Gen Phänotyp Beta vulgaris Bacillus subtilis Levansucrase Trockenheitstoleranz erhöht Oryza sativa E. coli Trehalose-6- Trockenheits-, Salz- u. Phosphatsynthase Kältetoleranz erhöht Oryza sativa Oryza sativa NAC Trockenheits-, u. Salztoleranz erhöht Oryza sativa A. thaliana ERF/AP2 Trockenheits-, u. Solanum lycopersicum Arthrobacter globiformis Cholinoxygenase Triticum aestivum E. coli Mannitol-1- Phosphatdehydrogenase Zea mays Nicotiana MAPKKK tabacum Salztoleranz erhöht erhöhte Toleranz gegen verschiede Stressoren Trockenheits-, u. Salztoleranz erhöht Trockenheitstoleranz erhöht, Photosyntheserate sinkt nicht bei Trockenheit Z Nicotiana MAPKKK Trockenheitstoleranz erhöht (verändert nach Bartels und Phillips 2010) unter Laborbedingungen; wurden i.d.r. unter Freilandbedingungen nicht bestätigt oder schlechtere Erträge unter Normalbedingungen Frank Kempken, 2012, p15

16 Beispiel für compatible solutes : Trehalose nichttoxische, klei organische Moleküle reagieren nicht mit anderen zellulären Metaboliten akkumulieren als Folge von Dehydrierung oder Salzstress schützen vor Schäden durch Dehydrierung oder Salzstress Frank Kempken, 2012, p16

17 Probleme mit der Trehalose-6-Phosphate Synthase in Tabak (1) Frank Kempken, 2012, p17

18 Probleme mit der Trehalose-6-Phosphate Synthase in Tabak (1) Frank Kempken, 2012, p18

19 DroughtGard Mais MON87460 DroughtGard Mais (Monsanto und BASF) gemeinsame Forschungsplattform 1,2 Mrd. Euro Soja, Mais, Raps, Baumwolle Trockenstresstoleranz durch Kälteschockprotein B (cspb-gen) aus Bacillus subtilis Ertragssteigerung von sechs bis zehn Prozent Markteinführung USA 2013, 5000 Hektar EU: Antrag gestellt Frank Kempken, 2012, p19 DroughtGard bei Trockenheit Quelle: normale Maissorte

20 WEMA-Projekt (Water Efficient Maize for Afrika) Kälteschockprotein B aus Bacillus subtilis (CspB) reduziert Trockenheitsstress in Pflanzen WEMA-Projekt wird mit 47 Mio. US-Dollar von Bill und Melinda Gates Stiftung und Howard Buffet Stiftung unterstützt Frank Kempken, 2012, p20

21 weitere Projekte trockentoleranter Weizen in Australien 15 versch. Kandidatenge im Test einige Linien mit deutlich höheren Erträgen Markteinführung aber erst in einigen Jahren HAHB4-Gen in Argentinien stammt aus Sonnblumen Genom wird in Mais, Weizen und Soja getestet trocken- und salzresistente Pflanzen deutlich höhere Produktivität auch unter normalen Bedingungen Quelle: Frank Kempken, 2012, p21

22 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Frank Kempken, 2012, p22

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