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(12.10.2020) Von DNA bis hin zu (mehr oder minder) riskanten Freilandversuchen – dieses Lehrbuch schafft einen umfassenden Überblick über Pflanzengenetik und -gentechnik. Neu und aktuell ist der Buchabschnitt über moderne Methoden der Genom-Editierung.

Mit der Landwirtschaft wurde der Mensch sesshaft, schließlich musste er dem Essen nicht mehr hinterherlaufen. Eng damit verknüpft ist die Pflanzenzucht; durch gezielte Auswahl entstanden aus Wild-Getreide die heute gängigen Getreidearten und -sorten. Die haben mit den mickrigen Hälmchen und Körnern der ursprünglichen Arten nicht mehr viel gemein. Allein in den 100 Jahren bis 1987 hat sich der Ertrag von Winterweizen pro Hektar versechsfacht (Seite 8 im PDF). Dies lernt der interessierte Leser in der fünften Auflage des 2020 erschienenen Springer-Lehrbuchs „Gentechnik bei Pflanzen – Chancen und Risiken“. Erstmals seit der ersten Auflage aus dem Jahr 2000 ist Frank Kempken – Inhaber des Lehrstuhls für Botanische Genetik und Molekularbiologie an der Universität Kiel – alleiniger Autor; bisher leistete ihm seine Frau Renate Kempken als Co-Autorin auf dem Buchcover Gesellschaft.

Zu Beginn klärt der Autor über gen- und biotechn(olog)ische Methoden sowie die traditionelle Pflanzenzüchtung auf: „Im öffentlichen Sprachgebrauch ist häufig von natürlichen und konventionellen Nahrungsmitteln die Rede, die zum Beispiel den gentechnisch veränderten gegenübergestellt werden. Eine derartig strikte Trennung ist jedoch nicht korrekt, wenn man die Entwicklung unserer Kulturpflanzen betrachtet, die die heutigen Nahrungsgrundlagen bildet“ (Seite 1). Denn natürlich werden auch bei der klassischen Pflanzenzucht spontan Gene verändert, und das deutlich zufälliger als bei gerichteten molekularbiologischen Methoden.

Dennoch herrscht in Deutschland große Skepsis gegenüber Veränderungen des pflanzlichen Erbguts. 2018 hat der Europäische Gerichtshof entschieden, dass auch mittels Genom-Editierung veränderte Pflanzen gentechnisch veränderte Organismen (GVO) sind. Damit schmeißt der Gesetzgeber transgene und Genom-editierte Pflanzen in einen Topf. Das erschwert die Nutzung solcher Pflanzen in Europa ungemein und die Hürden für Freisetzungsversuche – also dem Anbau von GVOs – sind abschreckend hoch. 2012 fanden in Deutschland die letzten Freilandversuche statt.

Die Krux: Weder optisch noch auf DNA-Basis lassen sich Genom-editierte von (traditionell) gezüchteten Pflanzen unterscheiden. Nach der kürzlich veröffentlichten, vielfach kritisierten Studie mit dem Titel „A Real-Time Quantitative PCR Method Specific for Detection and Quantification of the First Commercialized Genome-Edited Plant“ (Foods 9: 1245) stellten deshalb nicht nur die offiziellen Behörden klar, dass zwar eine Punktmutation nachgewiesen wurde (was experimentell jetzt auch nicht wirklich eine Glanzleistung ist), aber mitnichten klar ist, wie diese entstanden ist. Ironischerweise hatte das Forscherteam mittels qPCR in sogenanntem Cibus-Raps eine bekannte Spontanmutation nachgewiesen, und keine mittels Oligonukleotid-gesteuerter Mutagenese (ODM) erstellte.

Hätten die Autoren der Studie mal dieses Buch gelesen, dann wäre ihnen dieser wissenschaftliche Fauxpas nicht passiert. Denn „Gentechnik bei Pflanzen“ umreißt einmal (gefühlt) alles: von den Basics der Genetik bis zu aktuellen Erkenntnissen der Genom-Editierung. Gerade am Anfang ist das wenig Pflanzen-spezifisch, denn es geht um DNA, PCR und Sequenzanalyse, um Promotoren, Transkription und Translation sowie spezielle Methoden wie Mutagenese-Verfahren sowie immunologische Protein-Nachweise wie ELISA oder Western Blot. Hier und da werden kleine Informationshäppchen eingearbeitet, die den Stoff anekdotisch aufbereiten; beispielsweise der historische Exkurs, wie Forscher zufällig die erste sequenzspezifische Endonuklease entdeckten. Das war der Grundstein für einen umfangreichen Katalog an Restriktionsenzymen, die auch heute noch in Laboren weltweit mehr oder weniger bereitwillig DNA zerschnippeln.

Die hinteren zwei Drittel des Buchs sind „rein pflanzlich“. Es geht um Transformations-Methoden, Selektions- und Reportergensysteme. Neu ist der Buchabschnitt zur Genom-Editierung, in dem erwartungsgemäß CRISPR/Cas vorgestellt wird, aber auch das bereits oben erwähnte ODM oder Zinkfinger-Nukleasen. Das Kapitel „Nachweis von Genom-Edierungen“ (sic) sei den Autoren der Foods-Studie ans Herz gelegt: „Da derartige minimale Veränderungen in einer Pflanzenart zufällig auftreten können, kann man Genom-Edierungen als solche nicht von natürlichen Mutationen unterscheiden, selbst wenn man mittels Genom-Sequenzierung das komplette Erbgut einer Pflanze analysiert“, schreibt Kempken auf Seite 143. Warum man überhaupt Pflanzen(genome) verändert, erfährt der Leser auf den folgenden Seiten ebenso wie Hintergründe zur Freisetzung und kommerziellen Nutzung transgener Pflanzen und – das verrät ja bereits der Titel – die Risiken der pflanzlichen Gentechnik.

„Gentechnik bei Pflanzen“ ist ein Übersichtswerk, eben ein Lehrbuch, geeignet sicherlich nicht nur für Studierende. Manch technischer Assistent, Doktorand oder Professor wird ebenso zu dem Buch greifen, um vielleicht noch einmal die Grundlagen nachzuschlagen. Dazu lädt auch die übersichtliche Struktur ein: Boxen fassen wissenswerte Informationen zusammen, puristische Abbildungen visualisieren die Inhalte anschaulich. Jedem Kapitelkomplex sind am Ende eine Zusammenfassung sowie weiterführende Literatur zur Seite gestellt. Durch die neuen Kapitel ist „Gentechnik bei Pflanzen“ zudem so aktuell wie bei einem Lehrbuch eben möglich.