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Optimierung von Kryokonservierung bei Pflanzen

Aus Pflanzen werden nicht nur viele Nahrungsmittel hergestellt, sie liefern auch eine ganze Reihe von Inhaltsstoffen für die pharmazeutische Industrie und die Pflanzenschutzforschung. Das EU-finanzierte Projekt CRYMCEPT leistete mit dem Einsatz von Kryokonservierungsverfahren einen Beitrag zum Schutz und Erhalt der biologischen Vielfalt, um so den Artenreichtum für künftige Generationen zu sichern.

Gesundheit

Europäische Wissenschaftler untersuchten Verfahren zur Konservierung von Pflanzenzüchtungsmaterial und dessen genetischen Ressourcen. Im Rahmen des Projekts CRYMCEPT setzten sie Kryokonservierungsverfahren zur Langzeitlagerung und –konservierung von Genmaterial ein, bei denen Pflanzenzellen oder -gewebe unter sehr niedrigen Temperaturen eingefroren werden. Durch Kryokonservierung werden alle biologischen Vorgänge in der Zelle gestoppt sowie alle Abbauprozesse, die den Zelltod herbeiführen. Zu diesem Zweck setzten die Forscher das Pflanzenmaterial vor dem Einfrieren osmotischer oder evaporativer Dehydration aus. Partner des Projekts CRYMCEPT am Forschungsinstitut für Entwicklung IRD in Montpellier, Frankreich, untersuchten in diesem Zusammenhang das thermische Verhalten von Wasser. Die Bestimmung der optimalen Kryokonservierungsprotokolle basierte im Wesentlichen auf dem DSC-Verfahren (Dynamische Differenzkalorimetrie, Differential scanning calorimetry). Mithilfe dieser Methode ermittelten die Forscher die optimale Expositionszeit für die PVS2-Lösung (Plant vitrification solution 2), mit der der Wasseranteil reduziert und das Gefrierverhalten des verbleibenden Wassers verändert wird. Auf diese Weise bestimmten die Forscher auch die optimale Dauer für die Entfeuchtung mittels Silikagel und die Trocknung in der Sterilkammer. Das DSC-Verfahren wurde in allen drei Prozessen eingesetzt, um Schäden durch Eiskristalle zu vermeiden, die sich während der Vorbereitung zur Kryokonservierung im Pflanzenmaterial bilden. Aber auch die Erforschung des Wasserverhaltens ist eine Möglichkeit, die Anzahl der Versuch-und-Irrtum-Tests zu reduzieren, die für die Entwicklung von Kryokonservierungsprotokollen für neues Pflanzenmaterial erforderlich sind. Indem die Optimierung neuer Kryokonservierungsprotokolle beschleunigt wird, können weitere gefährdete Arten zügiger in die Kryobanken zur Einlagerung genetischer Ressourcen aufgenommen werden. Die Konservierung von Pflanzenarten ist eine wichtige Voraussetzung, um die biologische Vielfalt zu erhalten und der europäischen Agrar- und Pharmaindustrie sowie Pflanzenzüchtungsprogrammen langfristige Erfolge zu verschaffen.

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