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CRISPR/Cas9 in Cannabis: Die Zukunft der Gentechnologie

Was ist CRISPR?

CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) ist ein innovatives biotechnologisches Tool, das auf einer natürlichen Sicherheitsfunktion in Bakterien basiert. Es nutzt ein Protein namens Cas9 und eine gebundene RNA (gRNA) mit einer 17-20 Nucleotid-Sequenz, um spezifische Abschnitte von DNA zu erkennen und zu schneiden. In der Biotechnologie wird CRISPR als genetische Schere verwendet, um Gene zu modifizieren und neue Funktionen zu schaffen.

Seit wann gibt es Gen-Modifikation in Tieren und Pflanzen?

Gen-Modifikation in Tieren und Pflanzen ist keine neue Technologie. Bereits in den 1980er Jahren wurde das erste Gen in eine Pflanzenzelle eingefügt. Seitdem hat sich die Technologie weiterentwickelt und es ist möglich geworden, gezielt Gene zu verändern, um gewünschte Eigenschaften wie Widerstandsfähigkeit gegen Schädlinge oder höhere Erträge zu erreichen.

Wie funktioniert CRISPR in Pflanzen?

Mit CRISPR/Cas9 kann man gezielt Gene in Pflanzen schneiden und so bestimmte Eigenschaften verändern. Dazu wird das CRISPR/Cas9-System in die Pflanzenzelle eingebracht, wo es das gewünschte Gen findet und es schneidet. Anschließend kann ein neues Gen eingefügt werden, das die gewünschte Eigenschaft verleiht. Die Modifikation wird dann auf die Nachkommen übertragen.

Diagramm vomCRISPR Prozess

Quelle: Crisprtx.com

Welche Firmen arbeiten bereits mit CRISPR in der Cannabis-Industrie?

Einige Unternehmen, die im Cannabis-Sektor tätig sind, setzen bereits CRISPR ein. Zu diesen gehören:

  • Ebbu: Dieses Unternehmen, das 2018 von Canopy Growth Corp. übernommen wurde, war eines der ersten, das CRISPR verwendete, um Single-Cannabinoid-Stämme herzustellen.
  • Sunrise Genetics: Im Jahr 2018 schaffte es Sunrise Genetics, das Genom von Cannabis zu entschlüsseln.
  • CanBreed: Seit 2017 ist CanBreed, ein israelisches Unternehmen für genetisches Saatgut, Teil der Cannabis-Branche. In 2020 hat es ein CRISPR/Cas9-Patent erworben und ist damit das erste Unternehmen, das eine CRISPR-Lizenz in der Branche hat.

Wie kann CRISPR in Bezug auf Cannabiszucht/Saatgut helfen?

  • Steigerung der Qualität: Mit CRISPR können bestimmte Gene in Cannabispflanzen modifiziert werden, um die Konzentration von THC oder CBD zu erhöhen oder um unerwünschte Eigenschaften wie den Geruch zu verringern.
  • Erhöhung der Erträge: Durch die Veränderung von Genen, die für das Wachstum und die Blüte von Pflanzen verantwortlich sind, kann man die Erträge erhöhen.
  • Schädlingsresistenz: CRISPR kann genutzt werden, um Gene hinzuzufügen, die die Pflanzen widerstandsfähiger gegen Schädlinge und Krankheiten machen.
  • Verbesserung der Anbaubedingungen: Mit CRISPR kann man Gene hinzufügen, die es den Pflanzen ermöglichen, besser mit widrigen Klimabedingungen wie Trockenheit oder Überflutungen umzugehen.
  • Standardisierung des Saatguts: Mit CRISPR kann man das Saatgut so standardisieren, dass es konsistente Eigenschaften aufweist und somit für die Landwirtschaft und den Anbau von Cannabispflanzen wertvoll ist.

In der Cannabis-Industrie bietet CRISPR somit große Möglichkeiten, um die Qualität und Effizienz des Anbaus zu verbessern.

Ob das einsetzen von CRISPR „ethisch korrekt“ ist, darüber streiten sich die Geister. Fakt ist aber, dass das US-Landwirtschaftsministerium 2018 ankündigte, dass es CRISPR-modifizierte Pflanzen nicht regulieren werde, solange die Modifikationen mit verwandter Pflanzen-DNA vorgenommen werden.

Diese Ankündigung hat den Weg für weitere Forschung und Anwendung von CRISPR in der Landwirtschaft und in der Pflanzenzüchtung geebnet.

Zusammenfassend ist CRISPR/Cas9 ein mächtiges Werkzeug in der Biotechnologie, das es Wissenschaftlern ermöglicht, Gene gezielt zu verändern und so neue Eigenschaften in Pflanzen und Tieren zu schaffen. Dies hat die Möglichkeit, die Landwirtschaft und Pflanzenzüchtung zu revolutionieren und die Lebensbedingungen und Ernährungssicherheit weltweit zu verbessern.

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Hermaphroditen – Herkunft, Auswirkungen und was die Zukunft bringt

Hermaphrodit Pflanzen sind natürlich und gehören zum Kultivieren von Cannabis dazu, auch wenn es bei vielen ein unangenehmes Thema ist. Doch ist ihr Ruf wirklich so schlimm?

Es ist nicht wissenschaftlich belegt, dass Hermaphroditismus bei Cannabispflanzen ein negatives Merkmal ist. Es ist jedoch wichtig anzumerken, dass Hermaphroditismus auch Nachteile haben kann, wie das Weitergeben von fehlerhaften DNA-Sequenzen, Instabilität oder Krankheiten.

Letztendlich hängt es von den Zuchtzielen und den spezifischen Anforderungen eines Züchters ab, ob Hermaphroditismus als positiv oder negativ bewertet wird.

Ursprung und Gründe von Hermaphroditen

Es ist nicht zu vernachlässigen, dass wenn Hermaphrodit Merkmale in einer Zucht übersehen werden, diese sich später deutlich bemerkbar machen können. Oftmals sind Hermaphrodit Merkmale auch gar nicht in jeder Generation vorzufinden und können zudem viele Hintergründe haben.

  • Ältere Gen-Informationen aus früherer Zeit, als Pflanzen noch einhäusig waren.

  • Zellteilungsfehler durch Hormonschwankungen oder Signal-Unterbrüche.

  • Meiose-Fehler, bei denen sich Chromosomen nicht korrekt teilen und fehlerhafte Pollenkörner die weibliche Pflanze bestäubt haben. (Meiose: „Reifeteilung“ – der Prozess, bei denen sich männliche und weibliche Gene in einer neuen Generation zufällig vermischen)

Nicht jeder Hermaphrodit ist gleich.

Low Herm: Eine Pflanze welche gelegentlich durch Stress eine/n Banane/Pollensack ausbildet oder immer wieder an fast der gleichen Stelle, zum Beispiel am untersten Trieb.

Mittlerer Hermaphrodit
Median Herm: Eine Samenpflanze, welche im ersten Durchlauf mehrere oder vereinzelte Pollensäcke unter jeder Blüte oder Internodium (auch Blattachse genannt) bildet. 

Auch Klone, welche von dieser Pflanze genommen wurden, zeigen dieselben Eigenschaften oder geringer, indem sie nur vereinzelt Pollensäcke ausbildet, aber nicht mehr an jeder Blüte/Trieb.

Starker Hermaphrodit
Strong Herm: Eine Pflanze, welche offensichtlich beide Geschlechtsmerkmale ausbildet. Es sind deutlich am obersten Trieb (Headbud) die Ausbildung von männlichen Pollensäcken zu erkennen sowie weiße Härchen (auch Pistills oder Stigma genannt, die aus der Calyx wachsen) welche die weiblichen Pflanzen ausbilden, um den Pollen einzufangen und ihr Überleben zu sichern.

Wer sich mit der Cannabis Kultur in Tiefe beschäftigt, wird zu ähnlichen Erkenntnissen kommen. Wirft man einen Blick nach Afghanistan oder Pakistan oder auf die marokkanischen Felder, so ist auch dort oftmals ein stark auftretender Hermaphrodit in der Mitte des Feldes vorzufinden. Oftmals bilden diese an der unteren Hälfte sämtliche männlichen Pollensäcke aus, die den oberen Teil der Pflanze bestäuben, da es dort weibliche Merkmale ausprägt, welche den Pollen einfangen und neues Saatgut produzieren, um, wie weiter oben erwähnt, ihr Überleben zu sichern. Auch in den Strain Hunter Folgen von Greenhouse Seeds kann dies beobachtet werden.

Auswirkungen von Hermaphroditen

In der heutigen Cannabiswelt, wo es oftmals nur um „Bag Appeal“ oder den nächsten Hype geht, wird oftmals vergessen, dass die meisten Sorten starke Poly-Hybride sind. Diese haben oftmals solch lange Stammbäume, dass man auf seedfinder.eu zweimal scrollen muss, um am Ende anzukommen.

Auch wir haben natürlich probiert, mit solcher Genetik zu arbeiten. Manche Sorten waren stabil genug, während andere komplett instabil waren. Hier waren keine Unterschiede zwischen neuen High Class Brands oder alten Züchtern zu erkennen. Hermaphrodit Pflanzen traten so gut wie überall auf, aber auch gute Phänotypen, welche das Potenzial hatten, sie mehrfach zu kultivieren und etwas Neues mit ihnen zu kreieren.

Genau deshalb predigen wir immer wieder, seine Genetik bestmöglich kennenzulernen, bevor man mit dieser weiterarbeitet. Oftmals sind mehrere Durchgänge sowie verschiedene Jahreszeiten mit unterschiedlichen Bedingungen nötig, um die Stabilität seiner Genetik genauestens herauszufinden.

Die Zukunft von Hermaphroditen

In der Zukunft werden sogenannte „Phenohunt(s)“ mit hoher Wahrscheinlichkeit im Labor stattfinden. Dafür benötigt man lediglich einen Bruchteil einer DNA Sequenz, um den genetischen Code und die daraus resultierende Pflanze zu reproduzieren. Solche DNA Sequenzen können auf verschiedenste Eigenschaften wie Wachstum, Resistenz oder Geschmack untersucht werden.

Man spricht hier auch von „Marker-assisted breeding“ was eine neue Form der Selektion ist.

Marker-assisted breeding (MAB) ist eine moderne Methode der Pflanzenzüchtung, bei der genetische Marker verwendet werden, um bestimmte Eigenschaften in den Pflanzen zu identifizieren und zu übertragen. Es ist eine präzisere und effizientere Methode als die traditionelle Züchtung und ermöglicht es Züchtern, spezifische Merkmale schneller und mit höherer Wahrscheinlichkeit zu erreichen.

MAB wird durch den Einsatz von DNA-Markern unterstützt, die spezifische Gene identifizieren, die für bestimmte Eigenschaften wie Pflanzenhöhe, Ertrag und Krankheitsresistenz verantwortlich sind. Züchter können die Pflanzen auf diese Marker testen, um diejenigen auszuwählen, die die gewünschten Eigenschaften aufweisen. Dies beschleunigt den Züchtungsprozess und führt zu hochwertigeren Ergebnissen.

Unerwünschte Eigenschaften oder Merkmale, welche durch frühere Genetik vererbt worden sind, könnten durch CRISPR/Cas9 repariert, ersetzt oder sogar weiter manipuliert werden.

Falls dich diese Themen interessieren, ließ hier gerne weiter: CRISPR/Cas9 in Cannabis: Die Zukunft der Gentechnologie

Bis zum nächsten mal.

In Liebe,
Grandma

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