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Lexikon der Biologie: Protoplastenfusion

Protoplastenfusion w [von Protoplast, latein. fusio = Verschmelzung], Bezeichnung für die Fusion (Zellfusion) protoplastierter pflanzlicher Zellen. Eine direkte Fusion vollständiger Pflanzenzellen ist aufgrund der stabilen Zellwand, im Gegensatz zu tierischen Zellen, nicht ohne weiteres möglich. Daher müssen pflanzliche Zellen vor ihrer Fusion von der Zellwand befreit, also zu Protoplasten umgewandelt werden. Sie sind dann ebenfalls nur noch von ihrer Zell-Membran umgeben und können so über verschiedene Techniken, ähnlich wie tierische Zellen, miteinander fusioniert werden. In der Regel wird dabei die Plasmaembran mit Hilfe eines starken elektrischen Schocks kurzzeitig geöffnet (sog. Elektroporation), so daß sie mit der Membran der Nachbarzelle verschmelzen kann. Mittels Protoplastenfusion können Zellen verwandter Arten auch dann miteinander kombiniert werden, wenn die entsprechenden Pflanzen untereinander sexuell unverträglich (inkompatibel; Inkompatibilität) sind. Solche Cybride konnten vor allem innerhalb der Familie Nachtschattengewächse (Tabak, Tomate, Kartoffelpflanze, Tollkirsche) erzeugt werden, bei anderen Pflanzengruppen scheint das Verfahren dagegen nicht so erfolgreich zu sein. Auf diese Weise können unter günstigsten Umständen Eigenschaften und Gene anderer Arten in bestimmte Zell-Linien eingebracht werden und über Regeneration intakter Pflanzen transgene Pflanzen mit anderen Eigenschaften erhalten werden. Eine Sonderform dieser somatischen Hybridisierung ist die asymmetrische Hybridisierung (asymmetrische somatische Hybridisierung), bei der bei einer Elterzelle durch Bestrahlung mit Gammastrahlen die Chromosomen fragmentiert werden (Fragmentation), so daß nach mehrfacher Mitose der Cybridzelle ein großer Teil der Gene verlorengeht. Es entstehen schließlich Cybride, die weitgehend der einen Elternart entsprechen, aber dennoch einzelne Chromosomenfragmente der anderen Art enthalten. Im Extremfall werden nur die (sehr zahlreichen) Chromosomen der Plastiden aufgenommen. So wurden durch asymmetrische Hybridisierung Pflanzen hergestellt, die kerncodierte Gene des Tabaks mit Plastiden-Genen der Tollkirsche kombinieren. Als Verfahren, um gezielt Plastidengene in eine Zielpflanze einzuführen, ist dieses Verfahren jedoch denkbar ungeeignet, da es mit zu vielen Unwägbarkeiten behaftet ist. Inzwischen werden trans-plastidäre Pflanzen durch Beschuß der Zellen mit Goldpartikeln (biolistische Methode) und anschließende rigorose Selektion erzeugt. Genlokalisation, Heterokaryose, Hybridzelle.

E.G./P.N.

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