Das Projekt "Teilvorhaben 2: Erbgut-Analytik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie durchgeführt. Kartoffelstärke zeigt aufgrund geringerer Verunreinigungen mit Nebenbestandteilen wie Fett und Eiweiß und einem höheren Phosphorylierungsgrad Vorteile gegenüber anderen pflanzlichen Stärkearten. Kartoffelstärke besteht zu 20 Prozent aus der unverzweigten Amylose und zu 80 Prozent aus dem hochverzweigten Amylopektin. Beide Moleküle eignen sich hervorragend für unterschiedliche technische Anwendungen, so dass die Züchtung von Amylose- und Amylopektinsorten wichtige Züchtungsziele sind. Diese Stärkequalitäten können nun weiter optimiert werden durch die Inaktivierung weiterer Gene, die für diverse, Stärke-modifizierende Enzyme kodieren. Durch die Inaktivierung von Genen solcher Enzyme, die an der Stärkebiosynthese beteiligt sind, wird erreicht, dass jeweils nur eine der Stärkequalitäten gebildet wird und diese ggf. in einer weiterhin modifizierten Form. Aufwändige Aufreinigungsprozesse zur Auftrennung der Stärkekomponenten und weitere chemische Modifizierungsprozesse fallen fort. Deshalb sollen mittels einer EMS-Mutagenese und der anschließenden Hochdurchsatz-Sequenzierung neue Allele gefunden werden, die für schwach aktive bzw. inaktive Stärke-modifizierende Enzyme kodieren.
Das Projekt "Epigenetische Inaktivierung von Transgenen in Pflanzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Österreichische Akademie der Wissenschaften, Institut für Molekularbiologie durchgeführt. In das Gebiet der Epigenetik fallen potentiell reversible Änderungen von Genexpression, denen keine Änderung in der Nukleotidsequenz zu Grunde liegen. Epigenetische Kontrollen von Genexpression sind für die normale Entwicklung von Pflanzen und Tieren essentiell. In einigen Fällen kann die Beeinträchtigung von diesen Kontrollen zu Krankheiten beim Menschen beitragen. Unsere Gruppe war die erste, die über eine neuartige Form der epigenetischen Inaktivierung von Genen berichtete, die durch Wechselwirkung zwischen homologen Nukleinsäuren in somatischen Zellen hervorgerufen wird. Verschiedene Varianten dieses Typs von Geninaktivierung wurde in der Folge in verschiedenen Organismen identifiziert und werden nun intensiv von vielen Gruppen weltweit studiert. Geninaktivierung, die auf dem Erkennen von Nukleinsäure-Komplementarität beruht scheinen Abwehrmechanismen zu parasitären Sequenzen, wie Transposons, Viren und Viroide zu reflektieren. Diese Abwehrmechanismen wurden anscheinend während der Evolution für die Etablierung von epigenetischen Kontrollmechanismen verwendet und sind daher für die Evolution von Pflanzen und Tieren von großer Bedeutung. Ungewollte epigenetische Inaktivierung von Transgenen in gentechnisch modifizierte Pflanzen ist ein Problem der Pflanzengentechnologie. Um die Umstände für stabile Genexpression in transgenen Pflanzen zu charakterisieren haben wir die bis jetzt vollständigste molekulare und cytogenetische Analyse einer Vielzahl von genetisch sehr gut charakterisierten Transgenen Tabakpflanzen durchgeführt. Diese Arbeiten haben zur Identifizierung von verschiedenen neuen pflanzlichen repetetiven DNA Sequenzen geführt, unter anderem auch zur Entdeckung von Sequenzen eines unbekannten Pflanzenvirus. Diese Untersuchung ist die erste ihrer Art, die die häufige Integration von viraler DNA in ein Pflanzengenom aufzeigt, und somit den Beitrag solcher Sequenzen für die Evolution von Pflanzen beweist.