KMU-innovativ-9: Etablierung der Zink-Finger-Nukleasen-Technologie für eine biotechnologie-gestützte Getreidezüchtung (EXZACT BARLEY)

Zink-Finger-Nukleasen (ZFN) können in der Pflanzenzüchtung dazu benutzt werden, um an definierten Positionen im Genom Deletions- und/oder Insertionsereignisse zu bewirken, was  bereits in den pflanzlichen Modellsystemen Arabidopsis thaliana und Nicotiana tabaccum aber auch schon in der Kulturpflanze Mais (Zea mays) erfolgreich durchgeführt wurde (Cai et al., 2009; Lloyd et al., 2005; Shukla et al., 2009). Die spezifischen Sequenzen für die mutationsauslösenden ZFNs werden in den Zellkern der Pflanze mittels Genvektoren transformiert und exprimiert, können aber nach induzierte Mutagenese durch PCR-unterstützendes Durchmustern segregierender Transformanten-Generationen wieder aus dem Genom eliminiert werden, so dass die resultierende Sorten nach aktuellen Regelungen des Gentechnikgesetzes per se als GMO-frei zu interpretieren sind, da sie das sog. Nulltoleranzkriterium für das Inverkehrbringen von Saatgut erfüllen würden.     In EXZACT BARLEY soll deswegen eine Routineanwendung von ZFNs zunächst in der diploiden Kulturart Gerste etabliert werden. Dafür ist in diesem Vorhaben geplant, exemplarisch den eukaryotische Translations-Initiationsfaktor 4E (Hv-eIF4E), von dem definierte allelische Varianten eine Resistenz gegen die Gelbmosaikvirosen verleihen, (i) an funktionell relevanten Sequenzstellen zu modifizieren oder (ii) ein resistenzverleihendes Allel mittels homologer Rekombination zu integrieren (Stein et al., 2005; Shukla et al., 2009), ein „concept of proof“ der die prinzipielle Anwendung von ZFNs im Gerstengenom etablieren soll. In darauf folgenden Schritten soll diese vielversprechende Neuentwicklung für eine kommerzielle Applikation ausgebaut werden.