Anaerobe und Pathogen-induzierte Resistenzgenexpression in transgenen Kartoffeln

Das phytopathogene Bakterium Erwinia carotovora verursacht die Kartoffelkrankheiten Schwarzbeinigkeit und Knollennaßfäule. Das Bakterium verbreitet sich in Kartoffelknollen bevorzugt unter sauerstoffarmen Bedingungen. Deshalb wurde eine gentechnische Resistenzstrategie entwickelt, welche die Expression eines antimikrobiellen Faktors gezielt unter anaeroben Bedingungen vorsieht. Zur anaeroben Fremdproteinsynthese wurde der in Tabak anaerob induzierbare Mais GapC4 Promotor gewählt. Zur Untersuchung des Induktionsverhaltens dieses Promotors in der Kartoffel wurden transgene GapC4-GUS Pflanzen hergestellt. Dabei stellte sich heraus, daß der Promotor unter anaeroben Bedingungen in allen Teilen der Pflanze stark induziert wird, während er aerob nicht aktiv ist. Nach der Infektion von Knollenscheiben mit Erwinia carotovora zeigte sich ebenfalls eine Induzierbarkeit des Promotors. Dabei beschränkte sich die Induktion des Promotors nicht nur auf infiziertes Knollengewebe, sondern auch in benachbartem noch intaktem Gewebe wurden Signale festgestellt. Auch sterile Erwinia-Extrakte und aufgereinigte pektolytische Enzyme waren in der Lage, den Promotor in Knollenscheiben zu induzieren. Als Resistenzgenkonstrukt wurde der GapC4 Promotor mit dem Gen für T4-Lysozym fusioniert. Dieses Konstrukt wurde zur Transformation von Kartoffel eingesetzt. Zehn transgene Linien wurden in fünf Knollenscheibentests auf Resistenz gegenüber Erwinia carotovora getestet. Dabei zeigten sich in vielen Linien signifikante Resistenzsteigerungen verglichen mit den Kontrollen. Bei einigen Linien wurde ein ähnlich gutes Resistenzverhalten im Vergleich zu einer Kontrolle mit erhöhter Resistenz festgestellt, bei der das T4-Lysozym unter der Kontrolle des 35S Promotors exprimiert wird.