"Stabile Transformation von Mais (Zea mays L.) mit Weizenspeicherproteingenen ohne Zöliakie-auslösendes Potential zur Verbesserung der Backeigenschaften".

Universität Hamburg, Institut für Allgemeine Botanik und Botanischer Garten, AMP II
Prof. Dr. H. Lörz/ Dr. D. Becker

Laufzeit des Vorhabens: 01.02.2000 - 31.01.2005

1. Zielsetzung

Ziel dieses Teilprojekts ist die stabile Transformation und Expression von Speicherproteingenen des Weizens im Endosperm von Mais. Hierdurch soll Maismehl vergleichbare Backeigenschaften erhalten wie Weizen. Zusätzlich soll das entstandene Produkt im Unterschied zu Weizen kein Zöliakie-auslösendes Potenzial besitzen. Zur Realisierung des Teilprojektes ist die stabile Transformation und Expression von vier verschiedenen Speicherproteingenen aus Weizen und Mais vorgesehen. Bei den Genen handelt es sich um zwei Untereinheiten der High Molecular Weight (HMW)-Glutenine, ein Gen für eine Low Molecular Weight (LMW)-Untereinheit und ein modifiziertes Gen einer LMW-Untereinheit mit veränderten Komplexierungseigenschaften. Die koordinierte Expression aller vier Gene soll zur Bildung eines dem Weizenkleber (Gluten) vergleichbaren Produkts in transgenem Mais führen.

2. Arbeitsprogramm

Funktionsanalyse von Promotoren aus Weizen und Mais in Mais:
Eine wichtige Voraussetzung für die Ausbildung guter Backeigenschaften ist die hohe und stabile Expression von Kleberproteinen. Im Weizen muss der Anteil der HMW-Proteine (Glutenine) bei ca. 6% des gesamten Endospermproteins liegen, damit es zu einer für das Backen ausreichenden Ausbildung der visko-elastischen Eigenschaften des Klebers kommt. Deshalb ist es von entscheidender Bedeutung, dass die Expression der Speicherproteingene des Weizens im Mais von sehr starken Promotoren gesteuert wird. Diesbezüglich sollen zwei starke Endosperm-spezifische Promotoren auf ihre Eignung hin getestet werden: Zum einen ein HMW- Promotor aus Weizen und zum anderen ein Zein-Promotor aus Mais. Als Reportergen dient uidA (gus), das die ß-Glucuronidase codiert, deren Enzymaktivität sich histochemisch über eine Farbreaktion nachweisen lässt.
Zusätzliche Modifizierungen der Promotor-gus Konstrukte im Promotor- bzw. Terminatorbereich sollen auf eine zusätzliche Verstärkung der Expression untersucht werden.

3. Aktueller Stand der Arbeiten

Die insgesamt vier Reportergenkonstrukte wurden über die biolistische Ko-Transformation von Scutellumgewebe unreifer Maisembryonen mit dem Markerplasmid pUbi/AcS stabil in Mais transformiert. Dieser Marker codiert die Phosphinoacetyltransferase, die gegen den Wirkstoff Glufosinat-Ammonium, die wirksame Komponente von Herbiziden wie z.B. Basta oder Liberty, Toleranz verleiht.
Für jedes Konstrukt konnten Glufosinat-tolerante Pflanzen regeneriert werden. Über histologische Nachweise konnte eine Expression des uidA-Gens spezifisch im Mais-Endosperm gezeigt werden. Sowohl der HMW- als auch der g-Zein-Promotor führen in Mais zu einer starken gus-Expression im Endosperm. Die abschließende Beurteilung welcher Promotor zur Expression der Weizen-Speicherproteingene verwendet werden soll, steht kurz vor der Entscheidung.

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