Gentransfer mit Agrobacterium tumefaciens

Das Bodenbakterium Agrobacterium tumefaciens wird seit 1980 als Vektor genutzt, um neue Gene in das Genom von - meist zweikeimblättrigen - Pflanzen einzuschleusen. Dabei nutzt man die natürliche Eigenschaft des Agrobacterium tumefaciens, sein Ti-Plasmid auf verletzte, zweikeimblättrige Pflanzen zu übertragen.


In der hier nicht vorgeschlagenen gentechnischen Anwendung werden die tumorinduzierenden Gene aus dem Ti-Plasmid heraus geschnitten und durch die zu übertragenden Gene ersetzt. Nach Aufnahme solcher Plasmide durch plasmidfreie Agrobacterium tumefaciens-Zellen werden Protoplasten des Zielorganismus infiziert und in Zellkultur heran gezogen.
Es existiert eine Reihe von Versuchen zu solchen Themen der Gentechnik in der Mikrobiologie, exemplarisch sei auf die entsprechenden Kits von NCBE und BioRad verwiesen.


Detaillierte Versuchsbeschreibung: EIBE S. 31-33
alternativ: "Wurzelhalsgallen-Bakterien erzeugen Pflanzentumore durch perfekte Gen-Manipulation: Ein Modell für die Gen-Technik" (U. Nellen) in: Praxis der Naturwissenschaften Biologie, 1/38, 1989
alternativ: nli-Berichte 61, Biotechnik im Sekundarbereich I, Band 4: Herbizidresistente Pflanzen, S. 12-25

Versuchsprinzip:

Verwendet man statt eines gentechnisch veränderten Stammes den Wildtyp (kostenlos erhältlich!) des Agrobacterium tumefaciens, kann die Übertragung von Genen auf Pflanzenzellen auch in der Schule durchgeführt und beobachtet werden. Es handelt sich dabei also um den originären natürlichen Vorgang der Tumorbildung nach Infektion einer verletzten Pflanze.

Seit mehr als 15 Jahren werden A. tumefaciens-Bakterien bei gentechnischen Arbeiten in breitem Umfange eingesetzt, ohne daß jemals hierdurch gesundheitliche Störungen oder Hinweise auf eine Gefährdung bekannt geworden sind. Auf der Grundlage der heute vorliegenden wissenschaftlichen Erkenntnisse und klinischen Erfahrungen ist A. tumefaciens als Organismus der Risikogruppe 1 zu bewerten. (Quelle: Zentrale Kommission für die Biologische Sicherheit, ZKBS)

Der Versuch kann durch eine variable Zahl von Kontrollversuchen und je nach verwendeten Methoden und Geräten sehr unterschiedlich aufwendig gestaltet werden.


Geräte (minimal, pro Gruppe)

Schere oder Messer
wasserfester Stift
Abfallbehälter (Becherglas) für benutzte Zahnstocher

Verbrauchsmaterial (minimal)

Agarplatte mit Agrobacterium tumefaciens (s.u.)
sterile Zahnstocher
Pflanzen (am besten mehrere verschiedene schnell wachsende Zweikeimblättrige)

Zeitbedarf im Unterricht

Praxis: 15 min
Theorie: gehört i.d.R. sowieso zum Lehrplan.
Zeit für Bereitstellung der Versuchspflanzen

gesamte Versuchsdauer

min. 1 Monat, je nach Pflanze auch deutlich länger

Vorlauf

Zeit für Bereitstellung der Versuchspflanzen

Kosten: Investitionen

Geräte i.d.R. vorhanden (s.o.)

Kosten: Verbrauchsmaterial

4 - 6 €

Empfehlung: Mittelstufe

sinnvoll

Empfehlung: Unterstufe

möglich

handwerklicher Anspruch

gering, steriles Arbeiten sollte geübt sein

Praxisnähe

Insgesamt mittel. Weniger nah an der Laborpraxis: Andere Stämme und Zellkulturen finden Verwendung. Aber dafür sehr naturnah: Original Wildtyp und echter Pflanzentumor!

Anknüpfungspunkte

Mikrobiologie
Land- und Forstwirtschaft

Quellen

Der Stamm DSM 30205 "Rhizobium radiobacter" kann bezogen werden als
getrocknete Kultur von der DSMZ. Für Schulen verbilligt, Lebendkultur auf Agarplatten kosten extra.

Tipps

Optimale Anzuchttemperatur: Unter 28°C, sonst verliert Agrobacterium tumefaciens das Ti-Plasmid!
Das Medium muss weniger als 5 g/l NaCl enthalten!
Zur Konservierung einer Bakterienkultur kann diese (in einem Eppendorfgefäß o.ä.) in Nährlösung, 1:1 vermischt mit Glycerin, bei -20°C gelagert werden. Reaktivierung wie gewohnt auf Agarplatten. Alternativ: Eine neue Kultur bei Herrn Rösch (s.o.) anfordern.

 

 
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