Landwirtschaft aus dem Katalog

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Landwirtschaft aus dem Katalog? Woher kommen eigentlich die Tiere und Pflanzen, die in der Landwirtschaft genutzt werden und woher wissen die Bauern, ob diese überhaupt gut für den Menschen sind? Können sie Tiere und Pflanzen wie im Katalog bestellen wie wir unsere Kleider in den richtigen Größen kaufen können? Ja sie können und das schon seit sehr langer Zeit.

Züchtung
Seit Jahrtausenden nutzen die Menschen die natürliche Vielfalt von Pflanzen und Tieren. Zu Beginn wählten sie Tiere und Pflanzen aus, die besonders gute Eigenschaften aufwiesen. Der Schlüssel zu einer erfolgreichen Landwirtschaft war aber die Zucht. Hier werden Tiere oder Pflanzen durch den Menschen absichtlich kombiniert, um bestimmte Eigenschaften der Lebewesen zu unterdrücken und andere hervorzuheben. Begonnen hat alles mit dem Prozess der Domestizierung: Das ist die Aufzucht von Jungtieren aus gefangenen Wildtieren und deren Prägung auf den Menschen. Für die Domestizierung eignen sich gesellig lebende Tiere besonders gut, wie das in Herden lebende Wildrind. In nur 10 000 Jahren gelang es durch diese Art der Züchtung, aus den Wildformen eine begrenzte Zahl an Kulturformen – die Nutzpflanzen und Haustiere – zu erschaffen. Diese Kulturformen sind an die Bedürfnisse des Menschen angepasst, die Bandbreite der Artenvielfalt ist jedoch auf das natürliche genetische Potenzial der Arten festgelegt. Erst die modernen biochemischen sowie zell- und mikrobiologischen Verfahren ermöglichen es heute, Lebewesen gezielt genetisch umzuprogrammieren. Ihnen also fremde Gene zu übertragen, um so die Tiere und Pflanzen mit gewünschten Eigenschaften zu versehen. Demnach erweitert die Gentechnik die Möglichkeiten der Tier- und Pflanzenzucht erheblich. Zudem schafft sie die Chance der Erkennung und Behandlung von Krankheiten.
Neben dem Trend neue Rassen zu kreieren, werden heute aber auch alte Rassen wiederentdeckt und durch gezielte Zucht an ihre ursprünglichen Merkmale angeglichen. Das wohl bekannteste Projekt ist die Rückzüchtung des Auerochsens durch das Heckrind.
Obwohl das Heckrind häufig synonym für den Auerochsen oder Ur benutzt wird, ist dies eine falsche Aussage. Vielmehr handelt es sich um den langjährigen Versuch, den 1627 ausgestorbenen Auerochsen (Bos taurus primigenius) rückzuzüchten. Fossilfunde weisen auf Indien als Urheimat des Auerochsen hin, seine Domestikation beginnt im 7. Jahrtausend vor Chr. und erfolgte länderübergreifend. So ist das Ur bis zum 17. Jahrhundert von Europa, Nordafrika bis Südasien verbreitet und lebte wahrscheinlich vorrangig in Flussniederungen und lichten Wäldern. Bevor im 17. Jahrhundert sein Aussterben aufgrund der Jagd und durch die ausbreitende Kulturlandschaft, die seinen Lebensraum eindrängt, beginnt.

Den Namen Heckrind verdankt das Tier den Gebrüdern Heinz und Lutz Heck, die in den 1930er Jahren als erste versuchten, den Auerochsen wiederzubeleben. Ziel der Direktoren des Berliner Zoologischen Gartens und des Münchener Tierparks Hellabrunn war es, verschiedene Hausrindrassen zu kreuzen, die eine möglichst große Anzahl von Merkmalen gleich denen des ursprünglichen, ausgerotteten Auerochsens aufwiesen und diese in dem „Neuen Auerochsen“ kombinieren sollten. In den Jahren des Zweiten Weltkriegs wurde die Münchner Zucht weiter verfolgt, heutige Heckrinder stammen aus dieser Zuchtlinie.
Der Auerochse gilt als Stammvater aller heutigen Hausrinder. Deshalb wären seine Nachkommen mit dem Heckrind kreuzbar und die Nachkommen fruchtbar – das Heckrind und der Auerochse sind demnach von derselben Art. Sie besitzen deshalb einen ähnlichen Phänotyp mit ähnlicher Fellbeschaffenheit oder nach vorne gebogenen Hörnern.

Ende der 1980er Jahre wurde das Heckrind für die Landschaftspflege entdeckt, zuvor wurde es ausschließlich in Tierparks als Zuchterfolg präsentiert. Nun nutzt man das robuste Rind, aufgrund seines weiten, vegetarischen Nahrungsspektrums (Süß- und Sauergräser sowie Gehölze) vorrangig zur Beweidung ehemals bewirtschafteter Flächen. In Deutschland werden derzeit eine Vielzahl solcher Beweidungsprojekte des Naturschutzes realisiert. Die Projekte zeichnen sich durch eine erzielte Freihaltung der Landschaften und durch einen einhergehenden Strukturreichtum aus – eine vielfältige Flora und Fauna konnte entstehen.
Heckrinder, wenn sie im Freien geboren und somit von Anfang an den Gegebenheiten der Jahreszeiten ausgesetzt sind, zeichnen sich durch eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Krankheiten aus und können sehr niedrige sowie hohe Temperaturen tolerieren.
Man schätzt den heutigen europäischen Gesamtbestand des Heckrindes auf etwa 2.000 bis 3.000 Tiere.
Die Rückzüchtung des Auerochsen im Heckrind ist nach den Grundsätzen der modernen Vererbungswissenschaft möglich, Basis ist die zielbewusste Zucht ursprünglicher Eigenschaften. So werden spezifische Merkmale wieder zusammengebracht und in einem Tier vereinigt, indem die in einzelnen Fällen durch Domestikation erworbenen, umgeänderten oder verlorenen Eigenschaften ausgeschaltet werden. Allgemein existieren noch weitere Züchtungsmethoden. Sie werden in klassische und moderne Methoden unterschieden.

Multiple-Choice

In diesem Bereich hast du die Möglichkeit dein Wissen über Landwirtschaft und Zucht zu testen, indem du Fragen nach dem Multiple­‐Choice-‐Prinzip beantwortest, es können mehrere
Antwortmöglichkeiten stimmen. Um die Fragen zu lösen, sind der Einführungstext in der Rubrik „Wissen“ sowie die weiteren Erklärungen im Bereich „Nachschauen“ zu den klassischen und modernen Züchtungsmethoden sehr hilfreich. Viel Erfolg!

1. Das Heckrind ist..

2. Die Klassischen Methoden der Züchtung..

3. Welche der folgenden Aussagen sind richtig? Polyploidisierung..

4. Welche der folgenden Aussagen treffen zu? Die Zellen einer Kalluskultur..

5. Mithilfe der Gentechnik lassen sich Nutzpflanzen produzieren, ..

6. Welche Aussagen sind richtig? Als Vektoren in der Gentechnik dienen:

7. Welche der folgenden Aussagen treffen zu? Protoplasten..

8. Welche Aussage ist richtig? Die somatische Hybridisierung von Pflanzen..

9. Was bezeichnet man mit dem Ausdruck Allopolyploidie?

10. Die Gentechnik hat Vor­‐ und Nachteile, folgend sind einige tabellarisch gegenübergestellt. Findet weitere Argumente für und gegen die genetische Veränderung in der Tier-­ und Pflanzenzucht, ergänzt die Tabelle und wägt die Ergebnisse gegeneinander ab. Diskutiert in der Klasse Euren Standpunkt.

Vorteile der Gentechnik Nachteile der Gentechnik
Zucht insektenresistenter Pflanzen, die in ihren Zellen selbst Toxine zur Abwehr von Schadinsekten bilden durch horizontalen Gentransfer gelangen transgene Zellen auch auf Wildformen, dies kann zu gravierenden Veränderungen der Umwelt führen und das ökologische Gleichgewicht beeinträchtigen
Kultivierung virusresistente Arten durch Veränderung der genetischen Information könnten neue Krankheitserreger entstehen, die nur schwer zu bekämpfen sind
Ertragssteigerung durch Zunahme der Vitalität von Pflanzen gentechnisch veränderte Bakterien lassen sich als biologische Kampfmittel mit ungeahnter Wirkung militärisch nutzen

Methoden der Tierzüchtung

klassische Methoden

  • Die klassichen Methoden allgemein
  • Auslesezüchtung
  • Kreuzungs- oder
    Kombinationszüchtung
  • Heterosis- oder
    Hybridzüchtung
  • Mutationszüchtung

moderne Methoden

  • Biotechnische und ggentechnische Züchtungsmethoden

  • Anwendungsmöglich- keiten genetischer Methoden in der Tier- züchtung & Tierhaltung

  • Methoden des Gentransfersg

  • Sexuelle Hybridisierung
  • Somatische Hybridisierung
  • Pflanzenzucht mithilfe von Zellkulturen
  • Gentechnische Pflanzenzüchtung
  • Mikroinjektion
  • Viren
  • UV-Laser
  • Elektroporation
  • Partikelpistole
  • Liposome
  • Bakterien

Die klassischen Züchtungsmethoden setzen stets am Individuum an. Anders als bei den „modernen“ oder biotechnischen Methoden, die mit Gewebe oder einzelnen Zellen arbeiten, liegt bei den folgend erläuterten Züchtungsmethoden stets das gesamte Genom eines Lebewesens zugrunde.
Ziel der Auslesezüchtung ist der Gewinn besonders ertragreicher Pflanzen und kräftiger Tiere. Hierfür werden einzelne auffällige Individuen mit erwünschten genetisch bedingten Merkmalen ausfindig gemacht und für die Fortpflanzung selektiert, es handelt sich demnach um eine künstliche Zuchtwahl. Reinerbige Linien sind hierbei besonders begehrt, da sie über Generationen hinweg gleiche Ergebnisse bringen. In der Regel werden die Individuen aus vorhandenen Kulturformen ausgewählt, in Einzelfällen können jedoch auch Wildformen die Zucht ergänzen. Das Verfahren der Auslesezucht wird heute nur noch für die Erhaltung von Arten genutzt, um der natürlichen Degeneration von Sorten und Rassen durch Mutation entgegenzuwirken.
Als Basis der Kreuzungs- oder Kombinationszucht gilt die dritte mendelsche Regel, nach der die Allele in der 2. Filialgeneration (also der 2. Tochtergeneration) unabhängig aufspalten und Merkmalskombinationen hervorbringen, die bei keinem der Eltern vorhanden waren. So wird eine Verbesserung des Genotyps erreicht. Demnach handelt es sich hier um die Kreuzung zweier reinerbiger Individuen, von denen jedes andere vorteilhafte Merkmale besitzt. Durch die weitere Kreuzung der F1-Individuen untereinander erhält man die F2-Generation, den gewünschten Rekombinationstyp mit der Verbindung der angestrebten Merkmale. Unter Umständen kann der Rekombinationstyp auch erst in der F3-Generation ausgelesen und weitergezüchtet werden. Damit ein gewünschtes Merkmal reinerbig auftritt, sind meist Inzuchtkreuzungen unter den nahen Verwandten Individuen notwendig. Die F1-Bastarde werden mit den Eltern gekreuzt, so erhält man die Kombination wertvoller Gene in kürzerer Zeit. Kreuzt man die F1-Individuen untereinander, so erhält man bei der Rückkreuzung der F1-Individuen mit der P-Generation 1024 (2hoch 10) Genotypen. Im Verhältnis gesehen ist dies eine geringe Anzahl an Genotypen. Würde man die F1-Individuen untereinander kreuzen, entstünden 59 049 Genotypen. Das Auffinden gewünschter Genotypen ist demnach durch Inzucht stark erleichtert.
Neben der Erzeugung gewünschter Eigenschaften, besteht auf der anderen Seite die Gefahr, dass durch Inzucht krankheitsbestimmendende Gene schneller homozygot werden können. So zum Beispiel in der Rinderzucht: Das Homozygotwerden eines rezessiven Gens führte zur Geburt haarloser Kälber, diese konnten ihre Körpertemperatur nicht regulieren und starben kurz nach der Geburt. Alle Tiere der Inzucht erbten das Gen, welches die Haarlosigkeit der Kälber bestimmte.
Bei der Kreuzung unterschiedlicher Rassen mittels der Heterosis- oder Hybridzüchtung bilden die F1-Hybride besondere Leistungsfähigkeit und Vitalität aus, so lässt sich bei Zierpflanzenhybriden eine besonders starke Ausbildung der Blütenformen feststellen. Diese verstärkte Vitalität der heterozygoten Individuen nennt man den Heterosiseffekt. In der Tierzüchtung wird der Effekt Gebrauchskreuzung genannt. Der Heterosiseffekt ist umso ausgeprägter, je mehr Merkmale der Eltern homozygot sind. In der Kreuzung von Inzuchtlinien ist er am größten und in der ersten Nachkommengeneration am stärksten ausgeprägt. Die Forschung konnte bisher noch nicht alle Vorgänge der Heterosis erklären. Möglicherweise ist eine Heterozygote für ein Allelpaar bei den Homozygoten dadurch überlegen, dass die von zwei unterschiedlichen Allelen gebildeten Genprodukte einen Stoffwechselvorteil gegenüber denen von nur einem Allel gebildeten haben.
Wird der Heterosiseffekt gezielt für die Zucht eingesetzt, dann spricht man von einer Hybridzucht. Die so entstandenen Hybride sind demnach die Nutztiere und –pflanzen, die aus reinerbigen Zuchtpflanzen und Zuchttieren gewonnen werden. Da sich der Heterosiseffekt jedoch in den Folgegenerationen minimiert, müssen die Hybride stets neu durch Kreuzung der Inzuchtlinien erzeugt werden. Heute wird die Heterosis- oder Hybridzüchtung vorrangig in der Gemüsezucht verwendet, zum Beispiel bei Zwiebeln, Tomaten, Zuckerrüben, Kopf- und Blumenkohl, Gurken und Kürbissen.
Die Mutationszüchtung ist eine wichtige neuere Züchtungsmethode. Genetische Variationen beruhen auf Mutationen, kommen in der Natur jedoch nur in geringer Menge vor, so dass man diese zur Steigerung der Züchtungsrate künstlich anregen muss. Dies erwirkt man durch Röntgenstrahlen oder andere ionisierte Strahlen, Kälte- oder Wärmeschocks sowie durch verschiedene mutagene Stoffe. Eine Auslösung der Genmutationen erfolgt nun, indem Samen, Stecklinge und Pollen bestrahlt werden. Bereits vorgekeimte Samen lassen sich auch mit chemischen Mutagenen behandeln. Mittels dieser Methoden entstehen alle Formen der Mutation: Gen-, Chromosomen- und Genommutationen. Bei den meisten Genmutationen handelt es sich um rezessive Vorgänge, diese zeigen sich erst bei den Homozygoten, also frühestens in der zweiten Generation. Nun können geeignete Mutanten für die Weiterzucht ausgewählt werden. Da Mutationen immer willkürlich erfolgen, ist die Ausbeute an Individuen mit gewünschten Merkmalen äußerst gering – häufig liegt sie unter 1%.
Eine besondere Bedeutung in der Mutationszucht kommt der Polyploidisierung zu. Sie ermöglicht eine Veränderung des gesamten Chromosomensatzes und wird mittels Colchicin, dem Gift der Herbstzeitlosen, ermöglicht. Das Gift schaltet den Mechanismus der Spindelfaserbildung bei der Zellteilung (Mitose) aus, so dass der zuvor verdoppelte Chromosomensatz nicht auf zwei Kerne verteilt wird. D.h. die durch Replikation verdoppelten Chromosomen können sich nicht weiter trennen. So entstehen Zellen mit verdoppeltem oder bei Wiederholung vervielfachtem Chromosomensatz. Nutzt man diese Methode der Polyploidisierung in der Pflanzenzucht, zeichnen sich die so gewonnenen Pflanzen durch Riesenwuchs aus. Angewendet wird diese Zucht zum Beispiel bei der Zitronenpflanze.
Als Gentechnik fasst man begrifflich alle experimentellen Verfahren zur Verknüpfung von DNA-Molekülen unterschiedlicher Herkunft zusammen. Also bezeichnet man unter dem Oberbegriff Gentechnik alle Verfahren, durch die fremde Gene in eine Zelle übertragen werden. Dazu gehören auch die Analyse, die Veränderung und die Vervielfältigung der DNA oder RNA. Gentechnik umfasst jedoch nicht die Methoden der Fortpflanzungsbiologie, wie das Klonen von Embryonen und die Züchtung von Lebewesen.
Mithilfe der Gentechnik lassen sich Pflanzen und Tiere produzieren, die entsprechend der Bedürfnisse des Verbrauchers auch ungünstige Umweltfaktoren wie Trockenheit, Nässe, tiefe und hohe Temperaturen, versalzte oder versandete Böden und sauren Regen besser ertragen können. Ferner lassen sich eine verbesserte Fotosyntheseleistung und eine daraus resultierende erhöhte Nährstoffproduktion realisieren. Außerdem ermöglicht die Gentechnik nun auch die Kreuzung unverträglicher Arten der gleichen Pflanzenfamilie und Rekombination von DNA-Abschnitten nichtverwandter Organismen. So haben gentechnische Verfahren die Bandbreite der Pflanzen- und Tierzucht stark erweitert, indem nützliche Abschnitte des Erbmaterials gezielt ausgetauscht werden – diese DNA-Rekombination ist sogar zwischen nichtverwandten Pflanzen möglich. Des Weiteren können gezielt einzelne Gene in einen Organismus eingebracht werden, ohne die sonstigen Merkmale zu verändern.

Alle durch biotechnische oder genetische Züchtungsmethoden entstandenen Organismen werden als transgen bezeichnet, da sie durch ein Fremd-Gen gentechnisch verändert sind. Ziel dieser Methoden ist vorrangig die Ertragssteigerung bei gleichzeitiger Kostenminimierung.
Durch das Einschleusen entsprechender Gene können die Tiere schnellwüchsiger oder unempfindlicher gegenüber Krankheiten gemacht werden. Ferner kann die Qualität des Fleisches, der Wolle oder der Milch verbessert werden. Eine Produktionssteigerung wird erreicht durch die Behandlung der Tiere mit genetisch hergestellten Substanzen, wie Wachstumshormonen oder Impfstoffen. Die Anwendung genetischer Methoden in der Tierzucht bringt auch positive Entwicklungen für den Menschen auf dem medizinischen Sektor, so ermöglicht der Transfer menschlicher Gene in das Genom der Tiere die Produktion von Medikamenten oder Impfstoffen in den Milchdrüsen der transgenen Nutztiere. Nicht zuletzt dienen die genetisch veränderten Tiere als Labortiere in der Erforschung von Therapiemöglichkeiten von Krankheiten wie Krebs, AIDS oder Enzymdefekten, indem in den Tieren bestimmte Gene gezielt ausgeschaltet werden
Damit die gewünschten Fremdgene in die Wirtszelle gelangen können, verwendet man Vektoren, sogenannte Genfähren. In der gentechnischen Praxis sind dies häufig Plasmide, kleine ringförmige DNA-Stücke. Sie lassen sich aus den Bakterien leicht isolieren und als Vektoren nutzen. Das isolierte Gen wird hierbei an solche DNA-Stücke gekoppelt, die von den Zellen leicht aufgenommen werden. Zielzellen des Gentransfers sind häufig Bakterien, da ihre DNA als geschlossener Ring („Bakterienchromosom“) frei im Zytoplasma vorliegt und ein Zellkern fehlt.
Die DNA kann durch eine porös gemachte Membran in die Zelle eindringen, erreicht wird dies beispielsweise durch eine Salzbehandlung oder durch die Zugabe von oberflächenaktivem Polyethylenglykol. Der Gentransfer ist erfolgreich, wenn die übertragenen Gene in der Wirtszelle abgelesen und in Genprodukte übersetzt werden.
Zu beachten ist, dass bei Bakterien der Gentransfer einfacher ist als bei Eukaryonten, da hier die Fremd-DNA in den Zellkern gelangen muss, um in das Wirtsgenom eingebaut werden zu können.
Folgend werden die gängigen Methoden der Übertragung von Fremd-DNA auf Wirtszellen erläutert:
Die sexuelle Hybridisierung ermöglicht die Züchtung neuer Artkombinationen, indem die Chromosomensätze zweier Arten vereint werden. Hierfür werden mittels chemischer Behandlung die Befruchtungsschranken aufgehoben, so dass eine Zellfusion realisiert werden kann, die entstehenden Artbastarde sind jedoch steril, das heißt sie können sich in diesem Stadium nicht natürlich fortpflanzen. Um die Weiterzucht zu erreichen, werden die Vegetationspunkte des F1-Bastards mit Colchicin behandelt, so kann der Chromosomensatz verdoppelt werden und es entstehen die homologen Partner jedes Chromosoms. So wird eine normale Chromosomenpaarung und –verteilung bei der Meiose möglich. Fruchtbare Bastarde sind nun entstanden, wie die synthetisch gezüchteten Arten Büffelrind (aus dem Hausrind und dem Bison) und der Roggenweizen.
Neben dem natürlichen Weg der Fortpflanzung können auch mittels Zellkulturen Artbastarde erzeugt werden. Basis dieser Züchtung ist die Verschmelzung (Fusion) von Körperzellen verschiedener Arten. Um eine Fusion zu ermöglichen werden die somatischen Zellen der zwei Arten als Kalluskulturen vermehrt. Es werden Enzyme, wie Cellulase, zugefügt. Sie lösen die Zellwand auf, so entstehen die „nackten“ Zellen – die sogenannten Protoplasten, die nur von einer Membran umgeben sind. Die Protoplasten beider Arten werden nun vermischt und zur Verschmelzung gebracht. Neue Zellwände werden durch die entstandenen Hybrid-Protoplasten gebildet und diese werden in den Kallus-Kulturen vermehrt (geklont). Entstanden sind nun Hybridpflanzen, deren Sterilität lässt sich jedoch durch die Polyploidisierung der Zellen beseitigen.
Mittels der somatischen Hybridisierung lassen sich verschiedene Pflanzenarten sowie ihre Merkmale miteinander kombinieren, auch wenn sexuelle Sperrmechanismen eine natürliche Befruchtung verhindern. Beispiele für diese Art der Züchtung sind die Tomoffel, entstanden aus der Tomate und der Kartoffel sowie einige Tabaksorten.
In der Tierzucht hingegen werden bestimmte inaktivierte Viren zur Hybridisierung genutzt. Die Hybridzellen erhält man, indem sich nach den Zellen auch die Kerne vereinigt haben. Somit weisen die Hybride die Chromosomen beider Ausgangszellen auf.
Mittels der Methode von Pflanzenzucht durch Zellkulturen ist es möglich, Tiere, aber vor allem Pflanzen aus einzelnen Zellen oder Zellkulturen zu erzeugen und dies ohne die Notwendigkeit des natürlichen Befruchtungsaktes. Während in der Tierzucht Zellkerne von Körperzellen auf entkernte Eizellen oder embryonale Stammzellen übertragen werden, greift man in der Pflanzenzucht auf so genannte Kallus- oder Antheren-Kulturen zurück. Erstere Methode nutzt die Bildung von Zellhaufen (Kallus) aus undifferenzierten Zellen. In der Natur entstehen diese Zellhaufen häufig als „Wundkallus“ an Stellen, an denen die Pflanze verletzt wurde. In entsprechenden Nährmedien lässt sich ein Kallus jedoch auch in vitro, also im Reagenzglas, aus angeschnittenen und sterilisierten Blättern oder aus kleinen Gewebsstücken sogar aus einzelnen Zellen erzeugen. Die so produzierten Zellen eines Kallus sind untereinander genetisch identisch, da sie durch Mitose entstanden sind – es handelt sich demnach um Klone. Um einen Kallus zu klonen muss man daher nur die Zellen auf mehrere Kulturschalen verteilen. Indem man das Kulturmedium gezielt verändert, regt man die Kalluskultur an sich zu differenzieren – nun können vollständige Pflanzen entstehen. In Antheren-Kulturen hingegen
Für den bereits beschriebenen Gentransfer nutzt man das Agrobacterium tumefaciens, dieses Bodenbakterium kann einen bestimmten Teil seiner DNA in eine Pflanzenzelle einschleusen und so eigene genetische Informationen auf die Wirtszelle übertragen. Transportiert wird diese Information mittels der T-DNA (der transferierten DNA), die auf einem Plasmid des Bakteriums liegt. Nach dem Einschleusen wird die T-DNA in ein Chromosom der infizierten Pflanzenzelle eingebaut, hier sorgen die Bakteriengene für eine vermehrte Produktion bestimmter Pflanzenhormone. Wurzelhalsgallen, Tumore, werden von der Pflanze gebildet. Ferner steuern die Bakteriengene, dass wirtsfremde Stoffe als Nahrung für das Bakterium erzeugt werden. Durch diese Methode sind mehr als 50 transgene Pflanzen wie Apfel, Erdbeere, Kartoffel, Roggen, Weizen, Salat und Zuckerrübe hergestellt worden. Die durch gentechnische Züchtung erzeugten Arten sind gegen Viren und Schadinsekten resistent, so dass auf den Einsatz bestimmter Schädlingsbekämpfungsmittel verzichtet werden kann. Außerdem bringen diese Pflanzen höhere Erträge und sind besser haltbar.
Bei der Mikroinjektion werden die Zell- und die Kernmembran mit sehr feinen Kanülen, meist aus Glas, durchstochen. Die Fremd-DNA kann so direkt in den Kern injiziert werden. Diese Methode lässt sich auch durch die Zellwand einer Pflanzenzelle anwenden.
Bei dieser Methode wird das Fremdgen in ein wirtsspezifisches Virus eingebaut, die Zelle wird damit infiziert und das Fremdgen somit eingeschleust. Besonders geeignet sind Retroviren, da ihre genetische Information in Form von RNA gespeichert ist. So wird das Fremdgen nach der Infektion, aufgrund des Enzyms reverse Transkriptase, in die DNA des Wirtschromosoms eingebaut. Genutzt wird diese Form der Genfähre z.B. bei der Züchtung einer transgenen herbizidresistenten Pflanze. Bei Herbiziden handelt es sich um Unkrautvernichtungsmittel, eine Resistenz der Nutzpflanze gegen eben diese Vernichtungsmittel ermöglicht die zielgerichtete Bekämpfung von Unkraut mit weniger Toxinen sowie den Schutz der Nutzpflanze. Beim Einsatz von Herbiziden auf den Feldern werden dann nun nur die „Unkräuter“ abgetötet, die transgenen herbizidresistenten Pflanzen überleben.
Mittels UV-Laser werden kleine Löcher in die Zellwand und die Membran gebrannt, diese schließen sich nach 5 Sekunden wieder, in dieser Zeitspanne kann die Fremd-DNA in die Zelle eindringen.
Durch elektrische Entladung werden, gleich der Behandlung mittels UV-Laser, kurzfristig Löcher in der Zellmembran erzeugt, die Fremd-DNA aus dem umgebenden Medium kann durch diese in das Zytoplasma der Eukaryotenzelle eindringen.
Winzig kleine mit Fremd-DNA beschichtete Goldpartikel werden auf die Zelle abgeschossen, so gelangen beladenen Partikel unter Umständen bis in den Zellkern. Auch Pflanzenzellwände können mit der Methode der Partikelpistole genetisch verändertes Material erhalten.
Die Fremd-DNA wird bei dieser Art der Übertragung von einer künstlich hergestellten Doppel-Lipidschicht eingeschlossen – die so entstandenen Vesikel heißen Liposomen. Sie verschmelzen mit der Doppel-Lipidschicht der Zellmembran und die im Liposom enthaltene Fremd-DNA gelangt durch Phagozytose in das Zellinnere.
Bakterien, die innerhalb von Pflanzenzellen parasitieren, werden als Genfähre zur Übertragung des Fremdgens benutzt. Besonders das Bakterium „Agrobacterium tumefaciens“ wird hierfür häufig in der Gentechnik als Vektor für Pflanzenzellen verwendet.