Kurzdefinition
EMS-Mutagenese erzeugt durch chemische Behandlung von Samen zufällig verteilte Punktmutationen im Genom. Die TILLING-Methode (Targeting Induced Local Lesions IN Genomes) erlaubt das gezielte Auffinden von Mutationen in ausgewählten Genen — ohne Transgenese, daher EU-konform nicht-GVO.
Wissenschaftliche Beschreibung
EMS-Mechanismus
EMS + Guanin (O-6-Position)
↓
O-6-Ethylguanin : Thymin-Fehlpaarung
↓
nächste Replikation: G:C → A:T Transition
EMS erzeugt fast ausschließlich G:C→A:T-Transitionen — vorhersagbare, reversible Mutationsklasse. Damit sind LOF-Mutationen in kodierenden Regionen erzeugbar: Stop-Codons, Aminosäure-Substitutionen, Spleißstellen-Störungen.
TILLCANN (Duarte-Delgado 2025)
Erste Cannabis-TILLING-Bibliothek:
| Parameter | Wert |
|---|---|
| M2-Familien | 1.633 |
| EMS-Konzentrationen | 150, 200, 250 mM |
| Mutationsfrequenz | 1 Mut. / 319 kb |
| Ø Hom. Mut. / Genom | 3.935 |
| Davon in Exons | ~3.4 % |
| Zielgene (reversed TILLING) | 13 |
Zielgene für reverses Screening: - Biosynthese: OLS (Olivetolsynthase), OAC (Olivetolat-Cyclase), CBGAS, THCAS, CBDAS - Regulation: CsTCP4 (Blattmorphologie), CsMYB106 (Trichom-Regulierung?), weitere
Gamma-Mutagenese (Alternativmethode)
Kim 2025: Gammastrahlen-Mutagenese in Cannabis-Samen: - RD50 = 125 Gy (diejenige Dosis, die 50 % der Keimlingswachstumsrate hemmt) - Erzeugt: DSBs → größere Deletionen/Rearrangements als EMS (strukturelle Variation) - Nachteil: weniger präzise als EMS; mehr letale Mutationen
EU-Regulatorik: EMS vs. CRISPR
| Methode | EU-Status | Rechtsgrundlage |
|---|---|---|
| EMS/TILLING | Non-GMO | Richtlinie 2001/18/EG, Anhang I B |
| Gamma-Strahlen | Non-GMO | Ebenda |
| CRISPR-Cas9 (Agrobacterium) | GMO | EuGH C-528/16 (2018) |
| CRISPR SDN-1 (RNP, keine Fremd-DNA) | Ggf. Non-GMO | EU NGT 2024 (noch in Umsetzung) |
EMS/TILLING bietet damit eine regulatorisch klare, nicht-transgene Alternative zu CRISPR für die EU.
Eco-TILLING
Variante ohne Mutagenese: Screening natürlicher Akzessionen auf vorhandene Sequenzvarianten in Zielgenen. Nutzt die erhebliche natürliche Alleldiversität in Cannabis (Lynch 2025 Pangenome: 193 Genome) → LOF-Allele können direkt in Landrassen vorhanden sein.
TbyS-Nachweis
TILLING-Screening-Methode: T7 Endonuklease I oder CELI erkennt Fehlpaarungen in heteroduplexen PCR-Produkten → Spaltprodukte auf Gel oder Kapillarelektrophorese → Mutation lokalisiert. Anschließend Sanger-Sequenzierung zur Bestätigung.
Anbau-Relevanz
Anbau-Relevanz noch nicht dokumentiert.