Genome editing & plant breeding
Schädlinge, Klimawandel, knappere Ressourcen – es braucht ständig neue Pflanzensorten, um möglichst umweltschonend genügend Lebensmittel von hoher Qualität zu produzieren. Unabhängig von der Kulturpflanze bleibt das Grundprinzip immer gleich: Die Pflanzenzüchtung basiert auf der genetischen Vielfalt. Diese Vielfalt ist entweder natürlich entstanden oder vom Menschen durch verschiedene Methoden kreiert. Die Pflanzen werden anschliessend detailliert beschrieben, über mehrere Jahre geprüft und schliesslich nach einer offiziellen Zulassung in den Sortenkatalog aufgenommen. Die Palette an Methoden in der Pflanzenzüchtung wurde in den vergangenen Jahrzehnten stetig erweitert: Durch Mutationszüchtung kann die genetische Vielfalt erhöht werden, und die Gentechnik ermög- licht das Einführen von Genen über die Artengrenze hinaus. Mit dem neuesten Werkzeug, der Genom-Editierung, lassen sich nun gezielt Veränderungen an einer bestimmten Stelle im Erbgut von Kulturpflanzen erzeugen.
Die Genom-Editierung nutz molekulare Werkzeuge wie das CRISPR/Cas-System, die den DNA-Doppelstrang der Pflanze an einer zuvor festgelegten Stelle durchtrennen können. Bei der nachfolgenden Schliessung der Schnittstelle durch das natürliche Reparatursystem der Pflanze können Veränderungen (Mutationen) im Genom entstehen. Die Methode kann unterschiedlich verwendet werden: Bisher werden in den meisten Fällen kleine Mutationen genutzt, um ein einzelnes Gen auszuschalten. Es ist aber auch möglich, mehrere Gene gleichzeitig auszuschalten oder gezielt umzuschreiben. Ausserdem kann die Methode auch genutzt werden, um zusätzliche Gene an bestimmten Stellen im Genom einzubauen. Diese Gene können aus der gleichen Art (cisgen) oder einer anderen Art (transgen) stammen.
Die Werkzeuge der Genom-Editierung werden laufend weiterentwickelt und können so in naher Zukunft voraussichtlich noch effizienter und zielgerichteter eingesetzt werden.So können beispielsweise mit dem sogenannten «Base-Editing» einzelne Buchstaben im Genom umgeschrieben werden, ohne dass der DNA-Doppelstrang durchtrennt wird.
Die Genom-Editierung unterscheidet sich von anderen Methoden durch ihre Spezifität: Einzelne ausgewählte Gene oder Genabschnitte können verändert werden, ohne dass das restliche Erbgut wesentlich beeinflusst wird. Durch ihre Spezifität bietet die Genom-Editierung die Möglichkeit, einzelne Eigenschaften, wie etwa Krankheitsresistenz, gezielt in eine Sorte zu bringen, ohne die restlichen erwünschten Merkmale zu verändern.
