Grundlagen pflanzlicher Agrarbiotechnologie at Universität Bonn

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Biotechnologie

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klassische Biotechnologien

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Moderne Biotechnologien

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Agrarbiotechnologie

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Oomycota

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DNA

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Erfordernisse in der Landwirtschaft 

  • „Nature“-Studievon Foleyet al. 2011
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Klimawandel

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Chromosome

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Rahmenbedingungen für die Landwirtschaft 

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Entwicklung von Verfahren 

  • Züchtung
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Grundbausteine der Nukleotide

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Grundlagen pflanzlicher Agrarbiotechnologie

Biotechnologie

  • Wissenschaft, die sich mit der Nutzung von Organismen oder Zellen zur Herstellung oder Prozessierung von Materialien befasst
  • Querschnitswisenschaft aus Biologie und Ingenieruwissenschaft
  • Eingesetzte Organismen 
    • Bakterien
    • Pilze
    • Pflanzen
    • Tiere
    • Menschen

Grundlagen pflanzlicher Agrarbiotechnologie

klassische Biotechnologien

  • Landwirtschaft
  • Molkereiprodukte
  • Getränkeproduktion
  • Backwaren
  • Haltbarmachung 
    • Lactofermentation
  • Genussmittel 
    • Fermentation vonn Tee/ Tabak

Grundlagen pflanzlicher Agrarbiotechnologie

Moderne Biotechnologien

  • Rote Biotechnologien: Medizin und Pharamzie
  • Weiße Biotechnologie: Industrielle Chemie
  • Graue Biotechnologie: Abfallwirtschaft, Bodensanierung
  • Blaue Biotechnologie: Produktion von aquatischen Lebewesen
  • grüne Biotechnologie: Pflanzenproduktion

Grundlagen pflanzlicher Agrarbiotechnologie

Agrarbiotechnologie

  • Mikrobielle Agrrabiotechnologie
    • Herstellung und Anwendung von Mikroben zur Förderung des Pflanzenwachstums, Abwehr, etc.
  • Tierische Agrarbiotechnologie 
    • Reproduktionstechnologien 
      • künstliche Besamung, Klonierung
  • Pflanzliche Agrarbiotechnologie 
    • Verfahren in der Pflanzenproduktion 
      • Züchtung, Vermehrung, etc.

Grundlagen pflanzlicher Agrarbiotechnologie

Oomycota

Biologische Merkmale

  • Thallus: myzelartigaus unseptiertenvielkernigen Hyphen
  • Zellwände vor allem Cellulose und Hemicellulosen
  • Biologie ähnlich Braunalgen, aber keine Pigmentierung
  • Luft übertragbare Sporangiosporenoder an Wassergebundene Zoosporen
  • Typische Vertreter:
    • FalscheMehltaupilze
    • Kraut-und Knollenfäule der Kartoffel

Grundlagen pflanzlicher Agrarbiotechnologie

DNA

  • zwei Einzelstränge 
    • Zucker und Phosphat (Rückgrat der der DNA)
    • Basen (Guanin und Cytosin und Adenin und Thymin)
  • die Doppelhelix wird über Wasserstoffbrückenbindungen stabilisiert 
    • Interaktion von Purin mit Pyrimidbase 
      • zwischen A und T 2 H-Brücken
      • zwischen G und C 3 H-Brücken

Grundlagen pflanzlicher Agrarbiotechnologie

Erfordernisse in der Landwirtschaft 

  • „Nature“-Studievon Foleyet al. 2011
  • keine weitere Ausweitung landwirtschaftlicher Nutzflächen 
  • Steigerung der Erträge 
    • Precision Farming
    • Methoden aus dem Ökolandbau
    • Pflanzenzüchtung
  • optimierter Einsatz von Wasser und Nährstoffen
  • Minimierung von Nachernteverlusten und Lebensmittelabfällen
  • kritische Überprüfung des Anbaus von Futter - und Energiepflanzen
  • Offenheit für alle Problemlösungen

Grundlagen pflanzlicher Agrarbiotechnologie

Klimawandel

  • Trockene Gebiete werden tendenziell wärmer und trockner
  • Niederschläge ändern sich in geographischer und zeitlicher Verteilung
  • Anzahl von Extremereignissen nimmt zu

Grundlagen pflanzlicher Agrarbiotechnologie

Chromosome

DNA + Proteine = Chromatin


  • Resultat der DNA Kondensierung
  • Chromosomen existieren in diploiden Organismen in homologen Paaren
  • Eine Art hat immer eine spezifische Zahl von Chromosomen (z. B. Mais 10)
  • Homolge Chromosomen sind ähnlich (gleiche Gene)
  • Homologe Chromosomen sind aber nicht identisch (verschiedene Allele)

Grundlagen pflanzlicher Agrarbiotechnologie

Rahmenbedingungen für die Landwirtschaft 

Begrenzte Ressourcen:

  • Boden
  • Wasser
  • Nährstoffe
  • Fossile Energie


Variable Faktoren:

  • Bodenqualität
  • Niederschläge
  • Wasserqualität
  • Temperatur
  • Wind
  • Immissionen/ Staub
  • Krankheit und Schädlinge


Steigender Bedarf:

  • Bevölkerungswachstum
  • Änderung des Konsumverhaltens

Grundlagen pflanzlicher Agrarbiotechnologie

Entwicklung von Verfahren 

  • Züchtung

Selektionszüchtung

  • Auswahl von Pflanzen mit positiven Eigenschaften 


Rekombinationszüchtung

  • Kreuzung von Linien mit vorteilhaften Eigenschaften
  • Standardverfahren für alle Kulturpflanzen


Hybridzüchtung

  • Kreuzung von Inzuchtlinien zur Nutzung des Heterosiseffektsin der F1 Generation
  • Bsp.: Mais, Roggen


"Smart Breeding" (MAS)

  • Kreuzung von Pflanzen anhand von genetischen Markern anstatt des Phänotyps


"Gene Editing"

  • Gezielte Veränderung einzelner Gene

Grundlagen pflanzlicher Agrarbiotechnologie

Grundbausteine der Nukleotide

  • eine heterozyklische Base
  • ein Zucker
    • Ribose ind RNA
    • Desoxyribose in der DNA
  • Phosphatgruppen


Nukleotide sind Grundbausteine für die Nukleinsäure

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