Bakterien schieben Pflanzen ihre Gene unter

Das Bodenbakterium Agrobakterium kann seine so genannte Transfer-DNA (T-DNA) in das Genom von Pflanzen einschleusen – das ist nicht neu. Forscher nutzen es deshalb beispielsweise längst als wichtiges Werkzeug, um genetisch veränderte Pflanzen herzustellen. Nun haben Biologen nachgewiesen, dass in seltenen Fällen auch einige Gene aus dem Hauptgenom des Agrobakteriums in das Pflanzengenom übertragen werden, ohne dass diese Gene Bestandteil der T-DNA sind.

Dieser natürliche Prozess könnte im Rahmen der Evolution zum Austausch genetischen Materials zwischen Bakterien und Pflanzen beigetragen haben, so die Forscher des Max-Planck-Instituts für Züchtungsforschung in Köln und der Universität Bielefeld in der Online-Ausgabe der Fachzeitschrift „Nature Biotechnology“.

Agrobakterien manipulieren Pflanzen

Agrobakterien sind eigentlich kleine Pflanzenparasiten, die die natürliche Fähigkeit haben, ihre T-DNA in das Genom von Pflanzen einzuschleusen. Auf diesem Weg sind sie dazu in der Lage, Pflanzenzellen dazu zu bringen, spezielle Nährstoffe herzustellen, die nur Agrobakterien verwenden können. Diesen Prozess haben Pflanzenforscher der Natur „abgeschaut“ und nutzen ihn, um die Eigenschaften von Pflanzen zielgerichtet zu ändern.

Unter anderem werden mit der eingeschleusten T-DNA einzelne Pflanzengene ausgeschaltet, um die Funktion des ausgeschalteten Pflanzengens zu untersuchen. Diese Experimente führen die Wissenschaftler an Modellpflanzen, wie zum Beispiel der Ackerschmalwand Arabidopsis thaliana, durch. An dieser einfachen Blütenpflanze können so grundlegende biologische Prozesse erforscht werden.

Die Forscher haben nun in ihrer neuen Studie viele verschiedene Ackerschmalwand-Pflanzen untersucht, die die T-DNA in unterschiedlichen Pflanzengenen tragen. Sie fanden dabei einzelne Pflanzen, die außer der T-DNA auch Teile der Agrobakterien-Chromosomen enthalten. Solche Pflanzen treten aber recht selten auf.

Eine von 250 Pflanzen betroffen

Die Wissenschaftler schätzen, dass etwa eine in 250 genetisch veränderten Ackerschmalwand-Pflanzen DNA aus Agrobakterien-Chromosomen enthält. Diese Erkenntnisse deuten an, dass der natürliche Austausch von Genen zwischen Bakterien und Pflanzen häufiger ist als bisher angenommen. Da solche Prozesse für die Evolution und die Entwicklung von Arten eine große Bedeutung haben, soll der Austausch von Genen zwischen verschiedenen Arten nun weiter untersucht werden.

In den einzelnen betroffenen Pflanzen werden die Forscher die Übertragungs-Ereignisse relativ einfach durch eine vollständige Genomsequenzierung – die heute mit modernen Methoden in wenigen Tagen möglich ist – nachweisen können.

(idw – Universität Bielefeld, 03.09.2008 – DLO)