Genmodifiserte planter
Kryssningssystemer - hannsterilitet og apomiksisteknologi
Hannsterilitet
Hannsterile fenotyper har vanligvis en homozygot recessiv genotype. Steriliteten kan skyldes at det er feil i meiosen i pollenbladet eller i tapetlaget. En annen grunn til hannsterilitet kan være at pollenkornet mangler aperturer som pollenslangen kan vokse ut gjennom. Cytoplasmatisk hannsterilitet overføres maternalt (via moren) og årsaken ligger i mitokondriegenomet. Selv om hannsterilitetgenet finnes i alle cellene i planten er det bare i pollenbladet et unormalt protein (URF13) uttrykkes. I kjernen finnes det derimot to gjenopprettfertilitetsgener (rf, "restore fertility") som kan hemme uttrykket av det unormale proteinet og derved gjenopprette fertiliteten.
Promotere som er spesifikke for tapetlaget eller pollenkorn kan brukes til å uttrykke hannsterilitet i planter som skal brukes i produksjon av hybrider. Planteforedlere bruker en hannsteril morplante. Derved slipper de den arbeidskrevende prosessen å fjerne pollensekkene fra morplanten (emaskulering). Derimot trenger de etterpå en hannfertil plante for å kunne lage hybridfrø. For å tilfredsstille begge disse kravene lages F1 hybrider ved å krysse en hannsteril morplante med en hannplante med gjenopprettfertilitetsgener. En metode for å lage hannsterile planter går ut på å bruke barstar-barnase (se "terminator-teknologi" nedenfor) ved å genmodifisere planter til å uttrykke barnase i tapetlaget. Gjenopprettingen skjer ved at genmodifiseringen også uttrykker barstar. Hannsterilitet kan også være en metode for å hindre spredning av fertilt pollen fra genmodifiserte planter.
Apomiksisteknologi
De fleste planter formerer seg ved fusjon av eggcelle og celler fra pollenkorn, bortsett fra karsporeplantene som formeres ved sporer. Imidlertid formeres noen planter ved apomiksis bl.a. svever (Hiearcium) og løvetann (Taraxacum).
Apomiksis er en klonformering hvor frø lages aseksuelt, og avkommet blir genetisk identisk med morplanten. Genotypen blir bevart siden det ikke skjer noen meiose med tilfeldig atskillelse av kromosomer og rekombinasjon. Hvis man klarer å få kulturplanter til å formere seg ved apomiksis ligger det store kommersielle muligheter. Derfor satser mange firmaer på å utvikle apomiksisteknologi dvs. med genteknologi forandre kulturplanter som formerer seg seksuelt til å bli apomiktiske. Mange av de mest høytytende kulturplanter er F1-hybrider. F1- hybrider lages ved å krysse to rene foreldrelinjer. Heterose som gir F1-hybridene de gode egenskapene forsvinner etter første generasjon kryssing. Heterose i F1-hybrider kunne med denne teknikken bli fiksert og bevart i frøene. En av vanskelighetene med apomiksisteknologi i kornslagene er at endospermen blir laget fra to polkjerner fra hunnplanten og en kjerne fra hannplanten. Hvis dette 2:1 forholdet ødelegges er det ikke lenger mulighet for å få laget endosperm. Hva med transgene apomiktiske planter ? Transgene apomikter vil kunne overføre sin reproduksjonsfordel til avkom. Apomiksisgener vil kunne overføres via pollen.
De fleste naturlig forekommende apomikter er pseudoagame dvs. de trenger pollinering og befruktning for å utvikle endospermen. Hva skjer hvis apomiksis introduseres i nye arter ? Hva med genflyt mellom apomiktiske og seksuelle populasjoner i naturen ? En apomiktisk hybrid behøver nødvendigvis ikke å bli frøsteril. Apomiktisk løvetann er triploide, noe som gir forstyrrelser i kromosomantallet i pollenkorn og de er ofte hannsterile. Nå vil det sannsynligvis gå mange år før det første feltforsøket gjøres med apomiktiske kulturplanter, men man bør på forhånd være klar over hvilke problemer man da vil stå overfor.
"Terminator-teknologi"
Terminator-teknologi er et kontroversielt system som skal beskytte oppfinnerens teknologi. Det ligger store økonomiske investeringer i å frambringe genmodifiserte planter med nyttige egenskaper. Derfor ønsker frøprodusentene et system som gjør at man ikke kan spare en del av avlingen som såkorn fra en sesong til den neste. Man ønsker å tvinge bonden til å kjøpe nytt frø hvert år. På samme vis som man må kjøpe nytt F1-hybridfrø foran hver vekstsesong.
Argumenter for terminator-teknologien kan være å hindre at gener spres med frø. Teknologien går ut på å drepe embryo i frøet. Barnase er et ekstracellulært enzym, en ribonuklease, fra bakterien Bacillus amyloliquefaciens som ødelegger RNA. Barstar er et intracellulært protein som hemmer barnase, og hindrer at barnase ødelegger bakteriens eget RNA som ville ha ført til at bakterien døde. Barnase-barstarsystemet er en av metodene som kan benyttes i terminator-teknologien. I prinsippet kan et repressorgen lage et protein som skrur av et rekombinase gen. Dette hindrer at et toksin produseres. Påfølgende behandling med en "trigger" blokkerer repressorgenet og toksingenet blir skrudd på. Dette kan skje ved at det på et seint stadium i frøutviklingen induserer en promoter som starter produksjonen av toksinet.
,