Plant Biotechnology (Wahl Pflanzenwissenschaften) - Cheatsheet.pdf

CRISPR-Cas9 Technik

Definition:

Genomeditierungstechnik; nutzt die Cas9-Protein-Nuklease und eine Leit-RNA zur präzisen Modifikation von DNA-Sequenzen.

Details:

• Funktionsweise: Cas9 schneidet DNA an einer durch Leit-RNA bestimmten Stelle
• Genauigkeit: sehr präzise durch spezifische RNA-Sequenz
• Anwendung: Pflanzenzucht, Krankheitsresistenz, Ertragsverbesserung
• Ethik: Potenzial für ökologische und ethische Bedenken

Techniken der Pflanzenzellkultur

Definition:

Methoden zur Kultivierung von Pflanzenzellen unter sterilen Bedingungen.

Details:

• Sterilisation: Autoklavieren (121°C, 20 Min), Filtersterilisation (0,22 µm)
• Medien: Murashige-Skoog (MS), Gamborg (B5)
• Explantate: Blätter, Wurzeln, Stängel
• Kalluskultur: induziert durch Auxine und Cytokinine
• Suspensionskultur: Zellsuspension in flüssigem Medium
• Protoplastenkultur: enzymatischer Zellwandabbau
• Agrobakterien-vermittelte Transformation: T-DNA-Transfer
• Embryogenese: somatische und zygotische Techniken
• Kryokonservierung: Lagerung bei -196°C in flüssigem Stickstoff

Phänotypische Analysen

Definition:

Untersuchung und Bewertung sichtbarer Merkmale einer Pflanze zur Bestimmung der Auswirkung genetischer Modifikationen oder Umwelteinflüsse.

Details:

• Analyse von Wachstum, Größe, Blattform, Blütenfarbe und Resistenz.
• Nutzen von Bildgebungstechnologien und Software zur quantitativen Phänotypisierung.
• Wichtige Methode zur Validierung von transgenen Pflanzen und bei der Selektion in Züchtungsprogrammen.
• Unterscheidung zwischen qualitativen (kategorialen) und quantitativen (kontinuierlichen) Merkmalen.
• Statistische Auswertung zur Bestimmung der Signifikanz von Unterschieden.

Medien und Nährstoffanforderungen in der Zellkultur

Definition:

Medien und Nährstoffanforderungen beeinflussen das Wachstum und die Entwicklung von Pflanzenzellen in vitro.

Details:

• Basismedium: Makro- und Mikronährstoffe, Vitamine, Zucker
• Makronährstoffe: \( \text{N}, \text{P}, \text{K}, \text{S}, \text{Ca}, \text{Mg} \)
• Mikronährstoffe: \( \text{Fe}, \text{Mn}, \text{Zn}, \text{Cu}, \text{B}, \text{Mo}, \text{Cl} \)
• Vitamine: z.B. Thiamin, Nicotinsäure, Pyridoxin
• Organische Zusätze: Aminosäuren, Pflanzenwachstumsregulatoren (Auxine, Cytokinine)
• pH-Wert: Optimal zwischen 5.6 und 5.8
• Sterilität bei der Zubereitung und Handhabung notwendig

Ethik und Sicherheitsaspekte der Gentechnik

Definition:

Ethik und Sicherheitsaspekte im Bereich der Gentechnik betreffen moralische Überlegungen und Sicherheitsmaßnahmen, die bei der genetischen Veränderung von Pflanzen zu berücksichtigen sind.

Details:

• Mögliche Umweltauswirkungen: Einfluss auf Biodiversität, Resistenzentwicklung bei Schädlingen
• Gesundheitsrisiken: Langzeitwirkungen auf den menschlichen Körper unbekannt
• Ethische Fragen: Eingriffe in die Natur, Patente auf Leben
• Regulierung: Nationale und internationale gesetzliche Bestimmungen, wie z.B. EU-Verordnungen
• Sicherheitsprotokolle: Forschung im Labor unter kontrollierten Bedingungen, Freisetzungsregeln
• Transparenz: Informationspflicht gegenüber Öffentlichkeit

Bioinformatik-Tools und -Datenbanken

Definition:

Bioinformatik-Tools und -Datenbanken: Hilfsmittel zur Analyse biologischer Daten, besonders bei der Untersuchung von Genomen und Proteinen in der Pflanzenbiotechnologie.

Details:

• BLAST: Alignt Sequenzen für homologe Suche
• NCBI GenBank: Datenbank für Nukleotidsequenzen
• EnsemblPlants: Genomdatenbank für Pflanzen
• InterProScan: Vorhersage von Protein-Domänen
• STRING: Netzwerkanalyse von Protein-Protein-Interaktionen
• TAIR: Datenbank für Arabidopsis-Genetik

Anwendungen transgener Pflanzenzellen

Definition:

Anwendungen von Pflanzenzellen, die durch gentechnische Methoden verändert wurden, um neue Eigenschaften oder Funktionen zu besitzen.

Details:

• Landwirtschaft: Erhöhte Resistenz gegen Schädlinge und Krankheiten, z.B. Bt-Mais
• Ernährung: Verbesserung des Nährwerts, z.B. Golden Rice
• Industrie: Produktion von Biokraftstoffen und Biopolymeren
• Medizin: Herstellung pharmazeutischer Wirkstoffe, z.B. Impfstoffe
• Umwelt: Phytoremediation zur Entfernung von Schadstoffen

Proteinexpression und -charakterisierung

Definition:

Untersuchung und Analyse der Proteinproduktion und deren Eigenschaften in Pflanzenbiotechnologie.

Details:

• Proteinisolation: Zellaufschluss, Zentrifugation, Filtration
• Expressionssysteme: Bakterien, Hefe, Pflanzenzellen
• Reinigungsmethoden: Affinitätschromatographie, Ionenaustausch, Gelfiltration
• Analysemethoden: SDS-PAGE, Western Blot, Massenspektrometrie
• Funktionelle Charakterisierung: Enzymassays, Bindungsstudien, Strukturaufklärung (z. B. Kristallographie, NMR)
• Expression heterologer Proteine zur Untersuchung pflanzlicher Stoffwechselwege