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Etablierung einer transienten Methode zum CRISPR/Cas9 basierten Genom Editing an Apfel
Projekt
Förderkennzeichen: JKI-ZGO-08-4203
Laufzeit: 01.07.2018
- 30.06.2021
Forschungszweck: Projektvorbereitende Maßnahme
Der Apfel gehört zu den ökonomisch bedeutendsten Obstarten weltweit. Klimatische Veränderungen und das Auftreten neuer Schaderreger erfordern stetig die Züchtung neuer und besser adaptierter Sorten. Dies ist jedoch ein langwieriger Prozess, der eine zeitnahe Reaktion auf existierende Probleme nicht ermöglicht. Mit modernen CRISPR/Cas-basierten Genom Editing (GE)-Verfahren sollte es jedoch möglich sein, am Markt etablierte Sorten in einem überschaubaren Zeitraum in einzelnen Merkmalen (z.B. durch gezielte Mutagenese oder Integration/Austausch ganzer Gene) zu verbessern. Erste CRISPR/Cas-Anwendungen wurden kürzlich an Apfel etabliert. Diese sind aber für eine Anwendung in der Züchtung ungeeignet, da die eigebrachten CRISPR/Cas-Sequenzen auch nach dem GE im Apfelgenom zurückbleiben. Der Apfel ist ein Fremdbefruchter. Sein Genom ist heterozygot. Eine nachträgliche Entfernung von CRISPR/Cas-Sequenzen durch sexuelle Auskreuzung führt folglich zu zahlreichen Rekombinationen und damit zu einem Verlust der sortentypischen Eigenschaften. Um das zu verhindern, soll in dem beantragten Projekt eine Methode zur transienten Expression von CRISPR/Cas-Sequenzen etabliert werden. Dafür werden verschiedene Verfahren getestet, welche auf der Anwendung von Zell-penetrierenden Peptiden oder einer transienten Transformation (Agrobacterium-vermittelt bzw. Partikelbeschuss beruhen. Die effizienteste dieser Methoden soll anschließend in zwei Proof-of-Concept-Experimenten angewandt werden. Im ersten Experiment soll das Gen MdPDS durch eine gezielte Mutation stillgelegt werden, was zu einem sichtbaren Chlorophylldefekt führt. Im zweiten Experiment soll ein Promoterelement im MdMYB10 ausgetauscht werden, um eine Rotfärbung vegetativer Gewebe zu induzieren. Anschließend werden GE-Events auf OFF-Target-Effekte untersucht. Im Ergebnis soll ein GE-Verfahren für Apfel etabliert sein, welches für eine gezielte Mutagenese als auch für die Integration von DNA-Sequenzen anwendbar ist.
Abschnittsübersicht
Fachgebiete
- Pflanzenzüchtung
- Verfahrenstechnik
