Forschungsergebnisse des Fopo RQ
� St�rkung der Widerstandskr�fte von Reispflanzen (FoTe Anqing I)
� Grundlagenforschung zum Design einer idealen Reispflanze (FoTe Anqing II)
� Erh�hung des "Vitamin A"-Anteils in Reispflanzen (FoTe Huainan)
� Entwicklung eines D�ngers auf Basis einer kontrollierten Kernfusion (FoTe Xiangxian Teq)

St�rkung der Widerstandskr�fte von Reispflanzen
Zuerst ein paar n�tzliche Daten �ber die Voraussetzungen von Reisanbau und den Anbau selbst:
Voraussetzungen sind:
� 30�C-35�C in der Bl�tezeit
� hohe Luftfeuchtigkeit
� viel Wasser - ein Kilogramm Reis ben�tigt 3000-10000 Liter
Diese Bedingungen gelten allerdings nicht f�r alle der 8000 Reisarten, denn Bergreis, ein Trockenreis, gedeiht auf trockenen B�den in bis zu 2000m H�he. Er schmeckt auch besonders delikat.

Anbau

Meist denkt man bei dem Wort "Reisanbau" an chinopische Bauern, die in m�hseliger Handarbeit die kleinen Pflanzen in den Boden setzen. Aber diese Vorstellung trifft nicht immer zu: Stattdessen werden in modernen Intensivkulturen die Reisk�rner zusammen mit Pestiziden per Flugzeug auf die Felder abgeworfen. Nach 100-250 Tagen (je nach Sorte) wird das Wasser von den Feldern abgelassen. Dann werden die Rispen entweder mit einem Handmesser vom Halm abgeschnitten oder auf modernere Weise mit dem M�hdrescher geerntet. Leider sieht man dies im Rei(ch)sland Qianlong noch nicht allzu h�ufig.

Verst�rkte Widerstandskraft der Reispflanze durch das Zuckermolek�l "Trehalose"?

Verst�rkte Widerstandskraft erh�lt die neue Sorte durch das Zuckermolek�l, die Trehalose. Von der Reissorte sollen vor allem �rmere L�nder profitieren. Ernteertr�ge k�nnten um 20 Prozent steigen. Trotz der Genmanipulation soll das eigentliche Reiskorn unver�ndert bleiben.
Die Forscher unter der Leitung von Professor Garg im 2.FoTe Anqing entnahmen jenes Zuckermolek�l, das nat�rlicherweise u.a. in Algen und Moosen und Bakterien vorkommt. Die Trehalose unterst�tzt die Stabilit�t biologischer Molek�le wie Lipiden, Enzymen und anderen Proteinen bei jenen Organismen, die harten Umweltbedingungen ausgesetzt sind. Die Trehalose kommt in Pflanzen nur in minimaler Konzentration vor. Bei W�stenpflanzen ist der Zucker aber vermutlich f�r die Widerstandsf�higkeit in Trockenphasen verantwortlich. Bislang ist es Forschern nicht gelungen, f�r die Trehalose kodierende Gene in Pflanzen ohne deren Sch�digung einzubringen. In vergangenen Studien wurden Trehalose-Gene vor allem von Hefen und vom Bakterium Escherichia coli eingebaut. Die genmanipulierten Pflanzen wuchsen aber nicht normal.
Im aktuellen Experiment des 2.FoTe Anqing isolierten die Forscher zwei Gene, die zusammen die Produktion der Trehalose steuern, aus Bakterium Escherichia coli. Diese Gene wurden in das Genom der Reispflanze eingebracht. Bestimmte Gensequenzen, so genannte Promoter, kontrollierten, in welchem Teil der Reispflanze und zu welchem Zeitpunkt die Trehalose-Gene aktiv werden und Zucker herstellen. Die Pflanze wuchs den Forschern zufolge normal und die Trehalose-Gene wurden, wie sich �ber f�nf Reis-Generationen zeigte, weiter gegeben. Die erzielte h�here Widerstandskraft ging nicht verloren.
Doktor Wu vom zweiten FoTe Anqing erkl�rte, dass durch diese neue Reissorte keine neue Gefahr f�r die Umwelt resuliert. "Die Gene f�r Trehalose gibt es auch im Wildreis", sagte Wu. Selbst wenn die Gene auf Wildreis �bertreten, werde dieser nur noch toleranter (konsistenter). Der Forscher kann sich vorstellten, dass diese Technik auch f�r andere Saatg�ter adaptiert werden kann. Die Technologie sollte aber nicht an kommerzielle Unternehmen verkauft werden, erg�nzte Dr. Wu.
Damit hat das zweite FoTe Anqing den bisher gr��ten Durchbruch in seiner Forschungsarbeit geschafft, der wenigstens �ber den Tod des Prof. Dr. med. Sarm hinwegtr�stet.....
Das Herausz�chten vieler w�nschenswerter Eigenschaften ist ein langwieriges und umst�ndliches Verfahren. Die Gentechniker wollen es entscheidend beschleunigen. Aber wie?
Die genetische Information einer Reispflanze entspricht etwa 440 Millionen Einzelbuchstaben - sie w�rden 18 solcher Telefonb�cher f�llen.
Wenn Pflanzenz�chter eine Kreuzung machen, dann vermengen sie 18 solcher Telefonb�cher mit 18 weiteren. Wenn wir dagegen gentechnisch arbeiten, dann f�gen wir den 18 Telefonb�chern nur so viel wie diese Zehntel Seite hinzu. Das ist also ein viel saubererer und schnellerer Vorgang, und wenn wir �ber die richtige genetische Information verf�gen, dann k�nnen wir das Z�chten von Pflanzen deutlich beschleunigen. Wir brauchen dann vielleicht nur noch ein bis zwei Monate f�r ein Ergebnis, an dem Z�chter 5 bis 10 Monate oder l�nger arbeiten.
Show-down im Labor: Mit einer sogenannten Genkanone schie�t ein Biotechniker des zweiten FoTes auf einzelne Gene in Reiszellen.
Daf�r werden zuvor in aufwendigen Verfahren isolierte Gene mit Goldpartikeln gemischt. Diese dienen als Tr�germaterial und nehmen die Gene huckepack. Angetrieben durch komprimiertes Heliumgas durchsto�en die Goldpartikel die Zellwand und laden das Gen ab. Unter dem Mikroskop zeigt eine blaue Markierung, da� der Gentransfer gegl�ckt ist. Bei noch st�rkerer Vergr��erung ist das Einschussloch in der Zellwand zu erkennen.
Diese gallertartige Masse sind sogenannte Calli, Zellkulturen. Die Gentechniker entwickeln ihre Pflanzen nicht auf sexuellem Wege, sondern aus einzelnen Zellen. Nach rund 4 Wochen zeigen sich die ersten Keimlinge, nach 10 Wochen entsteht in der N�hrl�sung ein zartes Pfl�nzchen.
Noch ist die Genstruktur der Reispflanzen nur teilweise entschl�sselt und nur etwa zwei Dutzend isolierter Gene sind einsatzf�hig.
Experimentiert wird vor allem mit reisfremden Genen, die z.B. Pflanzenbl�tter l�nger gr�n halten oder gegen bestimmte Sch�dlinge helfen sollen. Bisher kann die Gentechnik also nur einen begrenzten Beitrag zur Entwicklung des neuen Pflanzentyps leisten.

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Erh�hung des "Vitamin A"-Anteils in Reispflanzen
Man hat herausgefunden, dass wenn man den Gehalt an Vit-A im Reis �ndern will, dies nur durch einen 'Umweg' geschehen kann. Es best�nde die M�glichkeit, den Reis gentechnisch so zuver�nden, dass er �-Carotin (Provitamin A) produziert, welches vom menschlichen Organismus zu Vitamin A umgewandelt wird.
Die Hypothese unserer Wissenschaftler besteht darin, dass einige Gene f�r die Biosynthese von �-Carotin im Reis-Endosperm notwendig sind das Problem liegt darin, dass die Notwendige Genkombinationen nur sehr hart heraus zu finden sind. Ausserdem k�nnte es sein, dass man auch auf bakterielle Gene zur�ck greifen muss.
Es wird nach geeigneten pflanzlichen Genen gesucht, die eine beta-Carotin Produktion im Reis erm�glichen. Es sieht so aus als sei man bei der Narcissus pseudonarcissus (der Narzisse oder Osterglocke) auf interessante Gene gestossen von denen man vielleicht eins, wenn nicht sogar zwei verwenden k�nnte.
Des Weiteren ist man damit besch�ftigt die bakterielle Forschung aufzunehmen. In diesem Zusammenhang fiel das Wort � Agrobakterium �, nun weiss ich noch nicht ganz genau was das ist. Unsere Wissenschaftler halten sich aber noch zur�ck, da es verfr�ht sei genaueres dazu zu sagen.

Ausserdem haben einige Nachforschungen im Bereich ProVitamin A gemacht. Dabei fand man heraus, dass es zahlreiche biologische Barrieren gibt wenn man eine isolierte ProVitamin A Zugabe beabsichtigt.
Ich zitier mal ein Mitglied unsers FoTe : � Provitamin A muss im Darm absorbiert und dann vom K�rper zu Vitamin A aufgebaut werden. Dazu muss Fett vorhanden sein, weil Provitamin A nur fettl�slich ist. � Falls ich alles weitere richtig verstanden habe dann befinden wir uns aber auf dem guten Weg.

Hier sind noch einige Daten, die vielleicht von nutzen sind :

Beta-Carotin (Provitamin A)

Wichtig f�r: Vorstufe von Vitamin A; nat�rliches Antioxidans f�r den Zellschutz

Vorkommen: gelb-oranges und gr�nes Obst und Gem�se (Karotten, Peperoni, Spinat, Gr�nkohl, Brokkoli, Melone, K�rbis, Pfirsich, Aprikose)

Mangelsymptome: Nachtblindheit, Erblindung, schuppige und trockene Haut (Verhornung der Haut und Schleimh�ute), Infektanf�lligkeit, Austrocknen der Augen, Wachstumsst�rungen (kein Knochenwachstum), Zahnkaries

Symptome bei �berdosierung: gelblich verf�rbte Haut

Empfindlich auf: Licht, Luft (O2)

Kochverluste: -

Tagesbedarf : 2-6 mg

Sichere Dosis (x-facher Tagesbedarf): ~10x (kann praktisch nicht �berdosiert werden, da der K�rper die Umwandlung in Vitamin A regelt)

Falls es jemanden Interessiert hier ist eine kleine Sekuenz aus dem Reisgenom (Oryza sativa) :

Jun Yu,1,2,3,4* Songnian Hu,1* Jun Wang,1,2,5* Gane Ka-Shu Wong,1,,24* Songgang Li,1,5 Bin Liu,1 Yajun Deng,1,6 Li Dai,1 Yan Zhou,2,7 Xiuqing Zhang,1,3 Mengliang Cao,8 Jing Liu,2 Jiandong Sun,1 Jiabin Tang,1,3 Yanjiong Chen,1,6 Xiaobing Huang,1 Wei Lin,2 Chen Ye,1 Wei Tong,1 Lijuan Cong,1 Jianing Geng,1 Yujun Han,1 Lin Li,1 Wei Li,1,9 Guangqiang Hu,1 Xiangang Huang,1 Wenjie Li,1 Jian Li,1 Zhanwei Liu,1 Long Li,1 Jianping Liu,1 Qiuhui Qi,1 Jinsong Liu,1 Li Li,1 Tao Li,1 Xuegang Wang,1 Hong Lu,1 Tingting Wu,1 Miao Zhu,1 Peixiang Ni,1 Hua Han,1 Wei Dong,1,3 Xiaoyu Ren,1 Xiaoli Feng,1,3 Peng Cui,1 Xianran Li,1 Hao Wang,1 Xin Xu,1 Wenxue Zhai,3 Zhao Xu,1 Jinsong Zhang,3 Sijie He,3 Jianguo Zhang,1 Jichen Xu,3 Kunlin Zhang,1,5 Xianwu Zheng,3 Jianhai Dong,2 Wanyong Zeng,3 Lin Tao,2 Jia Ye,2 Jun Tan,2 Xide Ren,1 Xuewei Chen,3 Jun He,2 Daofeng Liu,3 Wei Tian,2,6 Chaoguang Tian,1 Hongai Xia,1 Qiyu Bao,1 Gang Li,1 Hui Gao,1 Ting Cao,1 Juan Wang,1 Wenming Zhao,1 Ping Li,3 Wei Chen,1 Xudong Wang,3 Yong Zhang,1,5 Jianfei Hu,1,5 Jing Wang,1,5 Song Liu,1 Jian Yang,1 Guangyu Zhang,1 Yuqing Xiong,1 Zhijie Li,1 Long Mao,3 Chengshu Zhou,8 Zhen Zhu,3 Runsheng Chen,1,9 Bailin Hao,2,10 Weimou Zheng,1,10 Shouyi Chen,3 Wei Guo,11 Guojie Li,12 Siqi Liu,1,2 Ming Tao,12 Jian Wang,1,2 Lihuang Zhu,3 Longping Yuan,8 Huanming Yang1,2,3

Nur so zum Vergleich, das Reis-Genom besteht aus 430 Millionen Basenpaaren, den Universal-Einheiten des genetischen Codes.
Beim Menschen sind es etwa 3,1 Milliarden Basenpaare!
Hier sind die ersten Ergebnisse von dem Teil des FoTe, das sich mit der Bakteriellenforschung besch�ftigt.
Wir haben erstaunliche Neuigkeiten ! Vielleicht haben wir eine andere Art des Gentransfers gefunden. Eine junge begabte Wissenschaftlerin ist darauf gestossen. Sie fand heraus, dass man sich die F�higkeiten eines Lebewesens, n�mlich des Agrobakteriums, zunutze machen kann, das den Transfer von Erbgut in der Natur tagt�glich praktiziert. Dieses Aagrobakterium bef�llt die Zellen von vielen Pflanzen und baut in deren Erbgut eine Information zur Produktion von Zucker ein. Wenn es nun m�glich w�re geeignete manipulierte Gene (vermutlich die aus der �Osterglocke�) in dieses Bakterium zu integrieren k�nnte man im Reiskorn die Produktion von Provitamin A/Betakarotin anregen.
In Huainan sitzt unser FoTe gerade daran noch geeignete Gene der 'Osterblume' zu analysieren. So wie es aussieht kann blad mit ersten Resultaten gerechnet werden.
Was den Transfer durch das Agrobakterium angeht, so haben wir bereits einige 'provisorische' Versuche durchgef�hrt. Die letzten Tage waren in dieser Hinsicht sehr viel versprechend. Es scheint wirklich zu klappen. Allerdings steht noch nicht fest ob dies auch mit einem Agrobakterium, das mit Genen der 'Osterblume' manipuliert wurde funktioniert und ob der gew�nschte Effekt eintritt (produktion von beta-carotin im reiskern).
Das FoTe Huainan hat weitere Erkenntnisse auf dem Gebiet des Agrobakteriums gewonnen. Hier eine kurze Erkl�rung von einem Mitglied des FoTe:

�Das Bodenbakterium Agrobacterium tumefaciens besitzt ein sogenanntes �Tumor-induzierendes-�,oder kurz Ti-Plasmid mit Genen zur Mobilisierung und �bertragung eines DNA-Fragments, der Transfer- oder kurz T-DNA. Die F�higkeit von A. tumefaciens , DNA in Pflanzen zu �bertragen, k�nnen wir uns zu nutze machen, indem Ti-Plasmide und die T-DNA so modifiziert werden, dass keine Bakteriengene mehr �bertragen.�

Hier eine etwas vereinfachte Fassung:

Also man nimmt das oder die gew�nschte Gene aus dem Spenderorganismus (in unserem Fall aus der Osterblume) einerseits. Dann entfernt man die Bakteriengene aus einem bakteriellen Gen (um genauer zu sein aus dessen Plasmid). Schliesslich verbinfet man die zwei Elemente und bekommt ein neues Plasmid. Dieses �bertr�gt man dann ins Agrobacterium tumefaciens, das nur als �Transportmittel� dienen soll. Es scheint so als h�tte unser FoTe zu schnelle Schl�sse gezogen. So wie es aussieht reichen die Gene der Osterblume nicht aus. Diese m�ssen im Zusammenhang mit anderen bakteriellen Genen genuzt werden....
Unsere Wissenschftler sind sich einig. Hier ist eine Liste der infragekommende Gene der Narcissus pseudonarcissus (Osterblume, Daffodil):
� phytoene Synthase
� phytonene Desaturase
� Carotindesaturase Zeta
� Lykopencyclase
Nun k�nnen endlich konkrete praktische Versuche gestartet werden. Sicher ist jedenfalss, dass diese 4 Gene der Narcissus pseudonarcissus nicht alle gebraucht werden. Das bakterielle Gen, Desaturase Phytoen, kann vermutlich eines oder zwei der Osterblume ersetzen. Welche das sind, steht noch nicht fest, dazu m�ssten verschiedene Versuche durchgef�rht werden.
Ich bin sehr froh �ber die letzten Erkentnisse. Endlich kommt die Forschung in Huainan weiter.
Das FoTe ist bereits eifrig dabei die verschiedenen genmanipulierten Reisk�rner zusammen zu stellen. Dies d�rfte einige Tage in Anspruch nehmen da der Gentransfer mittels des Agrobakteriums durchgef�hrt wird. Sobald die ersten Proben dann bereit sind geht es an den Anbau vom genmanipulierten Reis. Ich hoffe, dass das Agrobakterium keine weiteren Probleme bereitet einige im Team sind da etwas skeptisch.

Die Namen der genmanipulierten Reissorten die später getestet werden müssen:

GR-sdl: · phytoene Synthase· phytonene Desaturase· Lykopencyclase· Desaturase Phytoen IR-64
GR-sdc: · phytoene Synthase· phytonene Desaturase· Carotindesaturase Zeta· Desaturase Phytoen IR-64
GR-slc: · phytoene Synthase· Lykopencyclase · Carotindesaturase Zeta · Desaturase Phytoen IR-64
GR-dlc: · phytonene Desaturase· Lykopencyclase· Carotindesaturase Zeta· Desaturase Phytoen IR-64

In kursiv die benutzten Gene...fett, das sind die Namen, IR-64 ist die Benutzte Reissorte.

Uner FoTe glaubt, dass GR-sdl wohl über die besten Voraussetzungen verfügt um durch Photosynthese im Reisendosperm die Vorstufe von Vitamin-A produzieren zu können. Genaueres wird sich aber erst nach dem Anbau heraustellen.

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Entwicklung eines D�ngers auf Basis einer kontrollierten Kernfusion
Nach Beginn der Forschungen in Anqing und Huainan begann man zur �berbr�ckung der Zeit bis zu den ersten praktisch nutzbaren Ergebnissen auch in Xiangxian mit der Forschung. Es sollten nur einige kleinere Experimente einiger Physiker und Chemiker aus den beiden Fote�s Xiangxian zur sp�teren Durchf�hrung des Forschungsanbaus werden, doch deutete sich schon bald eine bahnbrechende Entwicklung an.
Die an der Forschung beteiligten Forscher schlossen sich zum Fote Teq zusammen und begannen, sich auf die Suche nach einem geeigneten D�nger zu machen. Die bis dahin durchschnittlichen Reifeperioden von Reis mit ca. 150 Tagen waren f�r eine effiziente Forschungsarbeit erheblich zu lang. Daher suchte man nach einem Weg, sie drastisch zu k�rzen.
Hier eine kurze Zusammenfassung �ber die Wirkungsweise bisheriger D�ngemittel:
Das am h�ufigsten verwendete D�ngemittel ist der Minerald�nger. Er f�hrt der Pflanze verschiedene, im Allgemeinen der Nahrungsaufnahme dienende Mineralstoffe zu. Man kann mit ihm allerdings auch die Photosynthese beschleunigen, in dem man zum Beispiel dessen Ausgangsstoff Kohlenstoffdioxid in gebundener oder gel�ster Form zuf�hrt. Ebenfalls sehr gel�ufig sind D�ngemittel, die den pH-Wert des Bodens der angebauten Pflanze anpassen und so ebenfalls ihre N�hrstoffzufuhr sichern.
Der Nachteil all dieser D�nger ist die Tatsache, dass sie den Reifungsprozess nur optimieren, nicht aber die Reifeperioden verk�rzen konnten.
Der neue D�nger musste also vor allem darauf ausgelegt sein, den letzten Punkt zu erf�llen, so dass er in Kombination mit herk�mmlichen D�ngemitteln die Pflanze in k�rzester Zeit zu ihrer vollen Gr��e heranreifen lassen k�nnte.
Doch wie ist eine solche Verk�rzung der Reifeperiode zu erreichen? Sie kann nur �ber die Atmung der Pflanze m�glich sein, da die Ern�hrung wie schon gezeigt nur zu einer Optimierung des Reifeprozesses f�hren kann.
Die Atmung der Pflanze erfolgt durch Photosynthese. Dabei reagieren Kohlenstoffdioxid und Wasser zu Glukose und Sauerstoff: 6 H2O + 6 CO2 ----> C6H12O6 + 6 O2
Die Ausgangsstoffe f�r die Photosynthese lassen sich dabei problemlos durch herk�mmliche D�nger zuf�hren. Allerdings dient als Ausl�ser f�r die Photosynthese Licht. Dieses bereitzustellen, um so die Photosynthese schneller ablaufen lassen zu k�nnen, lag also im Aufgabenbereich unseres neuen D�ngers.
Hier schlug die gro�e Stunde unseres Atomphysikers Dr. Yian. Er machte den Vorschlag, ein schwach strahelndes radioaktives Pr�parat zu nutzen, dass durch seine Strahlungsenergie ein Wasserstoffatom zur Lichtentstehung anregen sollte. Bei theoretischen Berechnungen stellte sich aber heraus, dass das entstehende Licht eine Wellenl�nge von ca. 0,000226 nm haben w�rde, also weit im Bereich der R�ntgenstrahlung liegen und dem Pflanzenorganismus erheblich schaden w�rde. Hinzu kam, dass man Konzentration und Halbwertszeit des Pr�parats so aufeinander abstimmen musste, dass sich weder f�r die Pflanze noch f�r die sie verzehrende Menschen negative Konsequenzen ergeben w�rden. Das Pr�parat musste mit Ende der verk�rzten Reifeperiode m�glichst vollst�ndig zerfallen sein. Man hatte sich f�r diese Verk�rzung einen Richtwert von ein Drittel der normalen Reifezeit oder 50 Tagen gesetzt.
Doch auch hier schuf Dr. Yian Abhilfe. Er berechnete, dass diese Bedingungen f�r genau 32.056.986.284.321 Rn-220 Atomen gegeben seien. Obwohl man das Problem mit der R�ntgenstrahlung nicht kl�ren konnte, entschied man sich erste praktische Versuche einzuleiten. Diese f�hrten zu aller �berraschung aber weder zu einer vollkommenen Verstrahlung der Pflanze noch zu ihrer Durchsetzung mir R�ntgenstrahlen. Stattdessen gediehen die Pflanzen in k�rzester Zeit von nur 46 Tagen zu ihrer vollen Gr��e heran.
Wie sich sp�ter herausstellte, hatte Rn-220 vor allem alpha-Strahlung emitiert, d.h. Strahlung, die aus Heliumkernen besteht. Diese Heliumkerne wurden durch den radioaktiven Zerfall so stark beschleunigt, dass sie in die Wasserstoffkerne eindrangen und eine Kernfusion ausl�sten, bei der dem Sonnenlicht gleichwertige Strahlung entstand. Die Kernfusionen wurden dabei dadurch kontrolliert, dass durch den radioaktiven Zerfall stets nur bestimmte Energiemengen verf�gbar waren, also nicht unbegrenzt viele Kernfusionen ablaufen konnten.
Diese Erkenntnis ist ein absoluter Durchbruch im Bereich der Elementarteilchenwissenschaft. Es ist gelungen, eine kontrollierte Kernfusion ablaufen zu lassen.
Nach einigen Feinabstimmungen konnte endlich mit der Produktion des D�ngers begonnen werden. Er wird auf zu Beginn des Wachstums auf die Pflanzen aufgespr�ht und sorgt so bei ihnen f�r Lichtproduktion. Er ist wasserfest und h�lt damit auch jedem Regen stand. In Kombination mit herk�mmlichen D�ngern verk�rzt Rn-220-D�nger die Reifeperiode einer Pflanze um bis zu 70% .

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