940110 Laborübungen Genetik für Agrarwissenschaften

Art
Übung
Semesterstunden
3
Vortragende/r (Mitwirkende/r)
Organisation
Angeboten im Semester
Wintersemester 2023/24
Unterrichts-/ Lehrsprachen
Deutsch
Lehrinhalt

Die praktische Übung „Genetik für AW“ orientiert sich an Themen der gleichnamigen Vorlesung und bearbeitet Beispiele klassischer mikrobieller Genetik (Kreuzungsversuch) und Experimente aus Pflanzen- und Tiergenetik. Natürlicher, bzw. kontrollierter Gentransfer im Labor werden vorgestellt (Beispiel Pflanzengenetik) und anhand molekularer Marker wird der Genotyp charakterisiert (Beispiel Tiergenetik).

Detaillierte Beschreibung der 4 Schwerpunkte:

1. Themengebiet „klassische Genetik“ (Kreuzungsversuch mit Pilzen):
In diesem Beispiel wird Aspergillus nidulans als etablierter genetischer Modellorganismus vorgestellt. Verschiedene Stämme mit unterschiedlichen Phänotypen werden miteinander gekreuzt und die Vererbungsgänge von Merkmalen an die Nachkommen analysiert.
2. Molekulare Genotypisierung (Tiergenetik): Genomische DNA aus Stiersperma wird gereinigt und der zugrunde liegende Genotyp über die Charakterisierung des „kappa Casein-Gens“ determiniert.
3. Nachweis eines gerichteten Gentransfers:
Hefezellen werden als Transformationssystem verwendet, um entsprechende Selektionsmarker (humaner Östrogenrezeptor) zu transformieren. Die Transformationseffizienz wird bestimmt und die Transformanten phänotypisch analysiert. Die transformierten Hefezellen sind anschließend in der Lage potentiell Östrogen-aktive Substanzen selbst mitgebrachter Proben zu detektieren (Bioreporterassay).
4. Nachweis kontrollierten Gentransfers im Labor (Pflanzengenetik):
Aus potentiell gentechnisch veränderten Rohstoffen (zum Bsp. Saatgut, Lebens- und Futtermitteln) wird im ersten Schritt DNA extrahiert und in weiterer Folge mittels molekularbiologischer Methoden (PCR) auf gentechnische Veränderungen analysiert.
Inhaltliche Voraussetzungen (erwartete Kenntnisse)

Inhalte der LV Genetik für AW (LV 940112) oder vergleichbare LV
Lehrziel

1)Genereller Überblick:
Die Studierenden gewinnen einen Einblick in die theoretischen Hintergründe und Methodik der klassischen und molekularen Genetik. Sie sind mit den Prinzipien der experimentellen Planung, Durchführung und Analyse von genetischen Experimenten im Labor vertraut und können diese praktisch anwenden. Anhand von vier Experimentalreihen werden die allgemeinen Methoden der genetischen Laboranalyse erlernt (z.B. Kreuzung von Pilzstämmen, DNA-Extraktion und PCR, Herstellung und Analyse von GVOs, Erstellung eines DNA-Fingerabdrucks mittels Restriktionsverdau) und ihre Relevanz für die landwirtschaftliche Praxis dargestellt.

2)Nach positiver Absolvierung der LV können Studierende…
-ein Kreuzungsexperiment selbst durchführen und interpretieren. Durch das erlernte Verständnis der Grundzüge der Meiose können sie zwischen Rekombination und Segregation unterscheiden und diese Unterschiede erklären (Beispiel 1).
-molekulare Marker (kappa Casein aus tierischen Zellen) benennen, beschreiben, identifizieren und zum Zwecke der Genotypisierung analysieren. Die dafür notwendigen Grundlagen und die Durchführung wichtiger molekularbiologischer Techniken (Extraktion genomischer DNA aus tierischen Zellen, PCR, Restriktionsenzym-Analyse, Gelelektrophorese) werden vorgestellt und erarbeitet (Beispiel 2).
-Experimente zur gentechnischen Veränderung von Mikroorganismen (Herstellung eines Bioreporterstammes) durchführen und analysieren. Sie können Laborprotokolle ausführen und mit genetischen Modellorganismen (GVOs) sicher arbeiten (Beispiel 3).
-Transformationseffizienzen berechnen und die Ergebnisse der Anwendung des Bioreporter-Assays zur Detektion endokriner Aktivität ableiten und bewerten. Darüber hinaus können Studierende Limitierungen, bzw. Sicherheitsmaßnahmen gentechnischer Experimente in einem größeren Kontext einordnen (Beispiel 3).
-Lebensmittel, Futtermittel, Saatgut selbst auf gentechnische Veränderung analysieren und das Ergebnis bewerten (Beispiel 4).
-gesetzliche Richtlinien/Verordnungen (Deklarierung von GVOs, Nachweisgrenzen) und Hintergrundinformationen (e.g. Resistenzgene, Vektoren) zur Thematik GVO umfassend beurteilen (Beispiel 4).
-ein vollständiges wissenschaftliches Laborprotokoll unter Anleitung verfassen.
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