Wissenschaft

Was ist mit Agrarbiotechnologie?

Die Biotechnologie wird oft als Synonym für die biomedizinische Forschung angesehen, aber es gibt viele andere Branchen, die Biotech-Methoden zum Studieren, Klonen und Ändern von Genen nutzen. Wir haben uns in unserem täglichen Leben an die Idee der Enzyme gewöhnt , und viele Menschen sind mit den Kontroversen um die Verwendung von GVO in unseren Lebensmitteln vertraut . Die Agrarindustrie steht im Mittelpunkt dieser Debatte, aber seit den Tagen von George Washington Carver produziert die Agrarbiotechnologie unzählige neue Produkte, die das Potenzial haben, unser Leben zum Besseren zu verändern.

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Impfungen

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Orale Impfstoffe sind seit vielen Jahren als mögliche Lösung für die Ausbreitung von Krankheiten in unterentwickelten Ländern in Arbeit, in denen die Kosten für eine weit verbreitete Impfung unerschwinglich sind. Gentechnisch veränderte Pflanzen, normalerweise Obst oder Gemüse, die Antigenproteine ​​von infektiösen Krankheitserregern transportieren und bei Einnahme eine Immunantwort auslösen.

Ein Beispiel hierfür ist ein patientenspezifischer Impfstoff zur Behandlung von Krebs. Ein Anti-Lymphom-Impfstoff wurde unter Verwendung von Tabakpflanzen hergestellt, die RNA aus klonierten malignen B-Zellen tragen. Das resultierende Protein wird dann verwendet, um den Patienten zu impfen und sein Immunsystem gegen Krebs zu stärken. Maßgeschneiderte Impfstoffe zur Krebsbehandlung haben sich in Vorstudien als vielversprechend erwiesen.

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Antibiotika

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Pflanzen werden zur Herstellung von Antibiotika für den menschlichen und tierischen Gebrauch verwendet. Die Expression von Antibiotika-Proteinen in Viehfutter, das direkt an Tiere verfüttert wird, ist kostengünstiger als die herkömmliche Antibiotikaproduktion. Diese Praxis wirft jedoch viele bioethische Probleme auf, da das Ergebnis eine weit verbreitete, möglicherweise unnötige Verwendung von Antibiotika ist, die das Wachstum von Antibiotika-resistenten Bakterienstämmen fördern können .

Mehrere Vorteile Pflanzen unter Verwendung von Antibiotika für den Menschen herzustellen , sind die Kosten aufgrund der größeren Menge an Produkt reduziert , die aus Pflanzen im Vergleich zu einem produziert werden können Fermentationseinheit, einfache Reinigung und ein verringertes Risiko der Kontamination im Vergleich zu derjenigen von Säugetierzellen und die Kultur unter Verwendung von Medien.

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Blumen

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Die Agrarbiotechnologie bietet mehr als nur die Bekämpfung von Krankheiten oder die Verbesserung der Lebensmittelqualität. Es gibt einige rein ästhetische Anwendungen, und ein Beispiel hierfür ist die Verwendung von Techniken zur Identifizierung und Übertragung von Genen, um die Farbe, den Geruch, die Größe und andere Merkmale von Blumen zu verbessern.

Ebenso wurde Biotech eingesetzt, um andere gängige Zierpflanzen, insbesondere Sträucher und Bäume, zu verbessern. Einige dieser Änderungen ähneln denen von Kulturpflanzen, z. B. die Verbesserung der Kältebeständigkeit einer tropischen Pflanzenrasse, damit sie in nördlichen Gärten angebaut werden kann.

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Biokraftstoffe

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Die Agrarindustrie spielt eine große Rolle in der Biokraftstoffindustrie und liefert die Rohstoffe für die Fermentation und Raffination von Bioöl, Biodiesel und Bioethanol. Gentechnik und Enzymoptimierungstechniken werden verwendet, um Rohstoffe von besserer Qualität für eine effizientere Umwandlung und höhere BTU-Leistungen der resultierenden Kraftstoffprodukte zu entwickeln. Ertragreiche, energiedichte Pflanzen können die relativen Kosten für Ernte und Transport (pro gewonnener Energieeinheit) minimieren, was zu höherwertigen Kraftstoffprodukten führt.

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Pflanzen- und Tierzucht

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Die Verbesserung der Eigenschaften von Pflanzen und Tieren durch traditionelle Methoden wie Fremdbestäubung, Veredelung und Kreuzung ist zeitaufwändig. Dank der Fortschritte in der Biotechnologie können spezifische Änderungen auf molekularer Ebene durch Überexpression oder Deletion von Genen oder durch die Einführung von Fremdgenen schnell vorgenommen werden.

Letzteres ist unter Verwendung von Genexpressionskontrollmechanismen wie spezifischen Genpromotoren und Transkriptionsfaktoren möglich. Methoden wie die markergestützte Selektion verbessern die Effizienz der „gerichteten“ Tierzucht ohne die Kontroverse, die normalerweise mit GVO verbunden ist. Genklonierungsmethoden müssen auch Speziesunterschiede im genetischen Code, das Vorhandensein oder Fehlen von Introns und posttranslationale Modifikationen wie Methylierung berücksichtigen.

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Schädlingsresistente Pflanzen

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Jahrelang wurde die Mikrobe Bacillus thuringiensis , die ein für Insekten toxisches Protein produziert, insbesondere den europäischen Maiszünsler, zum Bestäuben von Pflanzen verwendet. Um das Staubwischen zu vermeiden, entwickelten die Wissenschaftler zunächst transgenen Mais, der Bt-Protein exprimiert, gefolgt von Bt-Kartoffeln und Baumwolle. Bt-Protein ist für den Menschen nicht toxisch, und transgene Pflanzen erleichtern es den Landwirten, kostspielige Infektionen zu vermeiden. Im Jahr 1999 kam es zu Kontroversen über Bt-Mais aufgrund einer Studie, die darauf hinwies, dass der Pollen auf Wolfsmilch wanderte, wo er Monarchlarven tötete, die ihn fraßen. Nachfolgende Studien zeigten, dass das Risiko für die Larven sehr gering war, und in den letzten Jahren hat die Kontroverse um Bt-Mais den Schwerpunkt auf das Thema der aufkommenden Insektenresistenz verlagert.

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Pestizidresistente Pflanzen

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Nicht zu verwechseln mit Schädlingsresistenz . Diese Pflanzen tolerieren es den Landwirten, umliegende Unkräuter abzutöten, ohne ihre Ernte selektiv zu schädigen. Das bekannteste Beispiel hierfür ist die von Monsanto entwickelte Roundup-Ready-Technologie . Roundup-Ready-Pflanzen, die 1998 erstmals als gentechnisch veränderte Sojabohnen eingeführt wurden, sind vom Herbizid Glyphosat nicht betroffen, das in großen Mengen angewendet werden kann, um andere Pflanzen auf dem Feld zu eliminieren. Die Vorteile davon sind Zeit- und Kosteneinsparungen bei der konventionellen Bodenbearbeitung zur Reduzierung von Unkräutern oder die mehrfache Anwendung verschiedener Arten von Herbiziden zur selektiven Beseitigung bestimmter Unkrautarten. Zu den möglichen Nachteilen zählen alle kontroversen Argumente gegen GVO.

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Nahrungsergänzung

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Wissenschaftler entwickeln genetisch veränderte Lebensmittel, die Nährstoffe enthalten, die bekanntermaßen zur Bekämpfung von Krankheiten oder Unterernährung beitragen, um die menschliche Gesundheit zu verbessern, insbesondere in unterentwickelten Ländern. Ein Beispiel hierfür ist Goldener Reis , der Beta-Carotin enthält, die Vorstufe für die Vitamin-A-Produktion in unserem Körper. Menschen, die Reis essen, produzieren mehr Vitamin A, einen essentiellen Nährstoff, der in asiatischen Ländern in der Ernährung der Armen fehlt. Drei Gene, zwei aus Narzissen und eines aus einem Bakterium, das vier biochemische Reaktionen katalysieren kann, wurden in Reis kloniert, um ihn „golden“ zu machen. Der Name stammt von der Farbe des transgenen Getreides aufgrund der Überexpression von Beta-Carotin, wodurch Karotten ihre orange Farbe erhalten.

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Abiotische Stressresistenz

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Weniger als 20% der Erde sind Ackerland, aber einige Pflanzen wurden genetisch verändert, um sie toleranter gegenüber Bedingungen wie Salzgehalt, Kälte und Dürre zu machen. Die Entdeckung von Genen in Pflanzen, die für die Natriumaufnahme verantwortlich sind, hat zur Entwicklung von Knock-out- Pflanzen geführt, die in Umgebungen mit hohem Salzgehalt wachsen können. Eine Auf- oder Abregulierung der Transkription ist im Allgemeinen die Methode zur Veränderung der Trockenheitstoleranz in Pflanzen. Mais und Rapspflanzen, die unter Dürrebedingungen gedeihen können, befinden sich in ihrem vierten Jahr der Feldversuche in Kalifornien und Colorado, und es wird erwartet, dass sie in 4-5 Jahren auf den Markt kommen.

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Industrielle Festigkeitsfasern

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Spinnenseide ist die stärkste dem Menschen bekannte Faser, stärker als Kevlar (zur Herstellung kugelsicherer Westen) und mit einer höheren Zugfestigkeit als Stahl. Im August 2000 kündigte das kanadische Unternehmen Nexia die Entwicklung transgener Ziegen an, die in ihrer Milch Spinnenseidenproteine ​​produzieren. Während dies das Problem der Massenproduktion der Proteine ​​löste, wurde das Programm eingestellt, als Wissenschaftler nicht herausfinden konnten, wie sie wie Spinnen zu Fasern gesponnen werden können. Bis 2005 standen die Ziegen zum Verkauf an alle, die sie nehmen würden. Während es den Anschein hat, dass die Idee der Spinnenseide vorerst ins Regal gestellt wurde, handelt es sich um eine Technologie, die in Zukunft sicher wieder auftauchen wird, sobald weitere Informationen darüber gesammelt werden, wie die Seiden gewebt werden.

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